DE3117675C2 - Schaltungsanordnung zur Aktivierung eines Geschoßzünders - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung eines Geschoßzünders. Es wird mindestens ein beschleunigungsempfindlicher Sensor (1) verwendet, mit dessen Hilfe bei Überschreiten eines vorwählbaren Grenzwertes der Aufprallstärke Zündimpulse für den Zünder erzeugt werden. Mit dem Verfahren sollen eine massive Zielstruktur, beispielsweise ein Schiffsrumpf, eine leichtere Zielstruktur, beispielsweise Schiffsaufbauten, sowie leichtere Störstrukturen, etwa Geschoßsplitter, voneinander unterschieden werden. Im zuletzt genannten Fall ist eine Zündung beim Aufprall zu vermeiden. Hierzu ist ein auf das Geschoßziel ausgerichtet optischer Abstandssensor (9) vorgesehen, der bei Erreichen einer vorgebbaren Zielentfernung ein Signal für den ersten Eingang eines UND-Gatters (13) erzeugt, das ausgangsseitig mit dem Zünder verbunden ist. Der zweite Eingang des UND-Gatters enthält dann ebenfalls ein Signal, wenn die Aufprallstärke unterhalb des vorwählbaren Grenzwertes und gleichzeitig über einem vorgebbaren Mindestwert liegt. Bei Verwendung eines einzigen beschleunigungsempfindliche Sensors (1) ist diesem eine Diskriminatorelektronik (2) nachgeschaltet. Für die oberhalb des Grenzwertes liegenden Aufprallstärken kann alternativ ein Feder-Masse-Schalter vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Aktivierung eines Geschoßzunders, dem ein auf das Ziel ausgerichteter optischer Abstandssensor sowie ein beschleunigungsempfindlicher Sensor zugeordnet sind, mit einem ausgangsseitig mit dem Zünder in Verbindungstehenden UND-Gatter, dessen erster Eingang mit dem optischen Abstandssensor und dessen zweiter Eingang mit dem beschleunigungsempfindlichen Sensor in Verbindung sieht.

Eine vergleichbare Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 30 11 231 bekannt. Dort handelt es sich um einen kombinierten Annäherungs- und Aufschlagzünder, dem als beschleunigungsempfindlicher Sensor ein Aufsch'agsensor sowie eine das Ziel mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung anpeilende Vorrichtung, nämlich einer Antenne, zugeordnet sind. Letzterer sind eine Sende-Empfangs-Stufe, ein Verstärker sowie eine Auswerteschaltung nachgeschaltet Hiermit ist beabsichtigt, die Vorgabe eines Freigabekriteriums für die Aufschlagzündung zu ermöglichen, wobei als Freigabekriterium die Zielerkennung selbst oder die Annäherung auf eine bestimmte Zäeientfernung vurgegeben sein kann. Weiterhin ist bei der bekannten Schaltungsanordnung ein UND-Gatter vorgesehen, das eingangsseitig einmal mit den der Antenne nachgeschalteten Elementen sowie zum anderen mit dem Aufsc'nlagsensor in Verbindung steht und ausgangsseitig die Zündung bewirkende Signale abgibt.

Dem Aufschlagsensor ist ein Komparator, d. h. eine Schwellwertstufe nachgeschaltet, der ausgangsseitig nur dann ein Signal abgibt, wenn die Aufprallstärke einen vorgebbaren Mindestwert aufweist. Hierzu ist der Zünder offenbar derart empfindlich eingestellt, daß auch auftreffende Regentropfen ungewollt die Zündung auslösen können. Bei der bekannten Schaltungsanordnung existiert hinsichtlich der Aufprallstärke lediglich dieser eine vorgebbare Mindestwert. Ein Ausfall eines der der Antenne nachgeschalteten Elemente kann daher dazu führen, daß selbst beim Aufschlag auf eine massive Zielstruktur keine Zündung erf./lgi.

Eine weitere Unsicherheitsquelle bei der bekannten Schaltungsanordnung liegt darin, daß die der Antenne nachgeschaltete Auswerteschaltung nicht nur ein Annäherungszündsignal an den einen Eingang des UND-Gatters abgibt, sondern gleichzeitig aucn die Freigabe des dem Aufschlagsensor nachgeschalteten elektronischen Schalters bewirkt. Sollte nun diese Freigabefiinktion einmal ausfallen, obwohl das Annäherungszündsignal am Ausgang der Auswerteschaltung bereits ansteht und das UND-Gatter somit zum Durchschalten vorbereitet ist, so wird durch Blockierung des besagten elektronischen Schalters verhindert, daß ein Aufschlagzündsignal das UND-Gatter zum Durchschalten bringt.

Die bekannte Schaltungsanordnung läßt demnach hinsichtlich ihrer Funktionssicherheit noch zu wünschen übrig, insbesondere im Hinblick auf die Unterscheidung der in Frage kommenden Zielstrukturen von eventuell auftretenden Störstrukturen

In der Praxis können nämlich verschiedene Fälle auftreten, die ein genaueres Unterscheidungsvermögen bei der Auslösung der Zündung wünschenswert erscheinen lassen. So kann das Ziel eine sehr massive Struktur sein, beispielsweise ein Schiffsrumpf, aber auch eine leichtere Struktur, etwa die Aufbauten auf Deck eines Schiffes. In beiden Fällen werden beim Aufprall unterschiedliche Verzögerungswerte auftreten, wobei in beiden Fällen eine Zündung erwünscht ist. Im Gegensatz dazu soll eine Zündung mit Sicherheit

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vermieden werden, wenn der Aufprall durch andere leichte Strukturen, wie kleinere Geschosse oder Granatsplitter, die beispielsweise auf- gegnerisches Abwehr- oder Störfeuer zurückzuführen sind, hervorgerufen wird. Dann soll das Geschoß, ohne zu zünden, seine auf das eigentliche Ziel gerichtete Flugbahn weiter verfolgen. Ebenso soll eine Zündung unterbleiben, wenn das Geschoß einen Regenschauer durchfliegt oder in der Nähe der Wasseroberfläche etwa durch gegnerisches Störfeuer hochgeschleuderte Wassermassen durchquert

Diesen differenzierten Anforderungen wird auch die aus der US-PS 40 19 440 bekannte Anordnung nicht gerecht. Dort sind in einem Geschoßkopf mehrere beschleunigungsempfindliche Sensoren hintereinander aufgereiht. Die bei einem Aufprall von den Sensoren ausgehenden Aiisgangssignale werden von jenen zugeordneter. Diskriminatorelektroniken unterdrückt, solange die Aufprallstärke einen vorwähibaren Grenzwert nicht überschreitet. Ist der Aufprall hingegen stark genug, so geben die Diskriminatorelektroniken Ausgangsimpulse ab, die zur Zündung des vom Geschoß mitgeführten Zünders verwendet werden.

Bei dieser Anordnung sind deshalb mehrere hiwtereinander angeordnete Sensoren vorgesehen, weil 2ϊ zwischen verschiedenen Aufprallrichtungen und zwischen hin- und rücklaufenden Schockwellen unterschieden werden soll. Deshalb sind die Diskriminatorelektroniken auch zusätzlich so ausgebildet, daß sie Ausgangsimpulse unterschiedlicher Länge abgeben, die sica je nach der Richtung der einfallenden Schockwellen überlappen oder nicht. Die Zündung wird nur dann ausgelöst, wenn die Impulse sich überlappen, was nur bei einem am Kopf des Geschosses in dessen Längsrichtung erfolgenden Aufprall der Fall ist. Dies bedingt ^ ersichtlich einen erheblichen Aufwand, da mehrere beschleunigungsempfindliche Sensoren mit jeweils zugeordneten eigenen Diskriminatorelektroniken vorhanden sein müssen. Letztere müssen zur Erzeugung von Ausgangsimnulsen unterschiedlicher Länge ausge- ·»« legt sein. Trotz dieses Aufwandes ist hinsichtlich der Stärke des Aufpralls nur ein einziger Grenzwert vorgesehen, bei dessen Überschreitung die Zündung ausgelöst wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der ■>'> eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem eindeutig zwischen massiven und leicnteren, dem angesteuerten Ziel zugehörigen Strukturen einerseits und die auf das Ziel ausgerichtete Flugbahn kreuzenden Störstrukturen leichterer Art andererseits unterschie- ">" den werden kann. Dies soll mit möglichst geringem Bedarf an Bauelementen und möglichst geringem Schaltungsaufwand geschehen.

Diese Aufgabe wird gemäß einer Version der Erfindung dadurch gelöst, daß eine eingangsseitig mit 5> dem beschleunigungsempfindlichen Sensor verbundene und zwei Ausgänge aufweisende Diskriminatorelektronik vorgesehen ist. deren erster Ausgang bei Auftreten einer einen vorwählbaren Grenzwert überschreitenden Aufprallstärke ein Signal fur den Zünder abgibt und en deren zweiter Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters verbunden ist und dann ein Signal abgibt, uenn die Aufprallstärke unter dem vorwählbaren Grenzwert und gleichzeitig über einem vorgebbaren Mindestwert liegt. "">

Gemäß einer weiteren Version Jcr Erfindung ist ein /weiter, mit dem Zunder in Verbindung stehender beschleiinigiingsempfincllich'.r Sensor vorgesehen, der bei Auftreten einer einen vorwähibaren Grenzwert überschreitenden Aufprallstärke ein Signal für den Zünder abgibt, während der erste beschleunigungsempfindliche Sensor dann ein Signal abgibt, wenn die Aufprallstärke unter dem vorwählbaren Grenzwert und gleichzeitig über einem vorgebbaren Mindestwert liegt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung sind somit hinsichtlich der Aufprallstärke nunmehr zwei aneinandergrenzende Bereiche vorgesehen, die durch den vorwähibaren Grenzwert der Aufprallstärke getrennt sind. Bei einem oberhalb dieses Grenzwertes liegenden Aufprall wird die Zündung mit Sicherheit ausgelöst. Dies geschieht nur beim Aufprall auf eine massive Struktur, die in nahezu allen praktischen Fällen mit dem angesteuerten Ziel identisch sein wird. Um zwischen leichteren Zielstrukturen einerseits und im allgemeinen ebenfalls leichteren Störstrukturen andererseits zu unterscheiden, ist der unterhalb des vorwählbaren Grenzwertes der Aufprallstärke liegende Bereich vorge' -hen, in dem nunmehr ebenfalls eine Zündung ausgesö-t werden kann. Dies geschieht mit Hilfe des optischen Abstandssensors, der beispielsweise vom Suchkopf des Geschosses aktiviert wird, sobald dieses in Zielnähe kommt. Der optische Ab-tandssensor ist dann auf das Ziel gerichtet und mißt wiederholt dessen sich ständig verringernden Abstand.

Bei dem Abstandssensor handelt es sich zweckmäßig um einen Infrarotsensor mit hoher Distanzauflösung. In einer vorgebbaren, zweckmäßig sehr geringen Zielentfernung gibt der optische Abstandssensor ein Signal an den einen Eingang eines UND-Gatters ab, wodurch dieses auf das Eintreffen eines weiteren Signales an seinem zweiten Eingang vorbereitet wird. Erfolgt der Aufprall anschließend auf eins leichtere Zielstruktur, so wird die Zündung, da der vorwählbare Grenzwert der Aufprallstärke unterschritten wird, nicht direkt ausgelöst, vielmehr gelangt in diesem Falle ein Signal an don zweiten Eingang des UND-Gatters, welches nunmehr ein Ausgangssignal abgibt, mit dessen Hufe die Zündung ausgelöst wird. Da das UND-Gatter erst unmittelbar vor dem Aufprall auf die Zielstruktur mit Hilfe des optischen Abstandssensors aktiviert wird, kann die Zündung vor diesem Zeitpunkt nicht durch irgendwelche Störstrukturen, wie etwa Granatsplitter, ausgelöst werden, obwohl der Aufprall auf derartige Störstrukturen mit einer dem Aufprall auf eine leichtere Zielstruktur vergleichbaren Aufprallstärke erfolgt. Es ist zweckmäßig, noch einen Mindestwert für die Aufprallstärke vorzugeben, um beispielsweise auszuschließen, daß die Zündung bereits unmittelbar vo^r dem Zielaufprall etwa durch von der Bordwand des Schiffes kommend=:- Wasserspritzer ausgelöst wird. Im allgemeinen wird es nämlich wünschenswert sein, die Zündung erst nach dem Aufprali n:it einer gewissen Verzögerung auszulösen, wenn das Geschoß bereits in die Zielstruktur eingedrungen ist.

Das dem zweiten Eingang des UND-Gatters zuzuführende Signal kann grundsätzlich auf zweierlei Weise erzeugt werden. Einmal kann einem einzigen beschleunigungsempfindlichen Sensor eine Diskriminatorelektronik nachgeschaltet werden, die mit zwei verschiedenen Ausgängen versehen ist. wobei das Ausgangssignal je nach dem Wert der vorhandenen Autprallstarke in bezug auf den vorwählbaren Grenzwi rt an dem einen oder dem zweiten Ausgang der Diskriminatorelektronik erscheint. Es ist jedoch auch

möglich, einen /weilen beschleunigiingsempfmdlichen Sensor vorzusehen, der nur einen, mit dem /weiten Hingang des UND-Gatters verbundenen Ausgang aufweist. In diesem Falle ist für den Aufprall auf eine massive Struktur ein erster beschlcunigungsempfindlieher Sensor vorgesehen, der besonders einfach ausgebildet sein kann, beispielsweise in Form eines Feder-Masse-Schalters, der erst bei Erreichen einer dem vorwählbaren Grenzwert entsprechenden Aufprallstärke durchschaltet und damit einen Impuls für die Zündung bereitstellt.

Der optische Abstandssensor miljt nach seiner Aktivierung die Zielentfernung in ständiger Aufeinanderfolge. Rei konstanter GcsehoUgesehwindigkeit wird sich die Zielentfernung im allgemeinen zeitlich nahezu linear und kontinuierlich verringern. Es kann nun aber der Fall eintreten, daü durch gegnerisches Störfeuer ein Wasserschwall hochgeschleudert wird, der in die Visierlinie des optischen Abstandssensors gerat und eine plötzlich verringerte Zielentfernung simuliert. Um nun eine vorzeitige Auslösung der Zündung zu vermeiden, ist es zwcckmäUig. zwischen dem optischen Abstandssensor und dem UND-Gatter eine Auswertelogik einzuschalten, die nur dann ein Ausgangssignal an das UND-Gatter abgibt, wenn die vorgebbare Zielentfernung durch kontinuierliche Annäherung erreicht wird. Die Auswertelogik soll dagegen keinen Ausgangsimpuls an das UND-Gatter abgeben, wenn in der Aufeinanderfolge der gemessenen Entfernungswerte ein plötzlicher Sprung zu geringeren Werten hin erfolgt. Im folgenden soll ein Ausfühiungsbeispiel der Erfindung anhand der Abbildung näher erläutert werden. Diese zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Aktivierungsschaltung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Ein bcscnleuriiguugscmpfindiicher Sensor 1. beispielsweise ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer, gibt beim Aufprall auf eine Struktur an seinem Ausgang ein Signal ab, das über eine Leitung 3 einer Diskriminatorelektronik 2 zugeführt wird. Diese sortiert die Eingangssignale nach ihrer Signalhöhe, entsprechend der unterschiedlichen Aufprallstärken. Liegt ein Aufprall auf eine massive Struktur vor, so überschreitet die Aufprallstärke den vorwählbaren Grenzwert, der in die Diskriminatorelektronik als Information eingegeben wurde, und ein Ausgangssignal erscheint an einem ersten Ausgang der Diskriminatorelektronik und wird über eine Leitung 4 weitergeleitet. Liegt die Aufprallstärke unterhalb des vorwählbaren Grenzwertes, so gibt ein zweiter Ausgang der Diskriminatorelektronik 2 ein Ausgangssignal über eine Leitung 15 ab. Dies geschieht jedoch nur, falls der Aufprall nicht die vorgebbare Mindeststärke unterschreitet. In diesem Falle gibt die Diskriminatorelektronik überhaupt kein Ausgangssignal ab.

Die Leitung 4 ist mit einem zweiten Eingang eines ODER-Gatters verbunden, dessen erster Eingang über eine Leitung 14 an den Ausgang eines UND-Gatters 13

geführt ist. Liegt ein Aufprall auf eine massive Struktur vor, so wird beim Eintreffen des entsprechenden Signals am /weiten Eingang des ODER-Gatters dessen Ausgang sofort freigegeben, der über eine Leitung 6 mit einem Verzögerungsglied 7 verbunden ist. das mit einer gewissen einstellbaren Zeitverzögerung über eine an seinem Ausgang .inliegende Leitung 8 einen Zündimpuls für den Zünder abgibt. Der Wert der Zeitverzögerung richtet sich danach, wie weit das Geschoß in die Ziclstruktur eindringen soll, bevor die Zündung erfolgt.

l-'ür den Fall eines Aufpralls auf eine leichtere Zielslruktur sind die weiteren abgebildeten Schaltungselemente von Bedeutung. Ein in Zielnähe aktivierter optischer Abstandssensor 9. beispielsweise ein hochauflösender Infrarotsensor, ist auf das Ziel gerichtet und mißt ständig dessen Entfernung. Bei Erreichen einer vorgebbaren, zweckmäßig sehr geringen Zielentfernung wird über eine Leitung It ein Impuls an eine Auswcrtciügik JC abgegeben. Diese überprüft 'J'e aufeinanderfolgenden Entfernungsmeßwerte daraufhin. ob eine kontinuierliche Entfernungsabnahme vorliegt. Ist dies der Fall, so gibt sie bei Erreichen der vorgegebenen Zielentfernung an ihrem Ausgang ein Signal ab. das über eine Leitung 12 dem ersten Eingang des UND-Gatters zugeführt wird. Dieses ist dann auf das Eintreffen eines Signals an ihrem zweiten Eingang, der über die Leitung 15 mit dem zweiten Ausgang der DiSi/iriminatorelektronik 2 verbunden ist, vorbereitet.

Es ist zu beachten, daß der optische Abstandssensor 9 bereits vor Erreichen der vorgebbaren Zielentfernung in Aktion tritt. Dies kann e'.wa geschehen, wenn das Geschoß sich bis auf 100 m dem Ziel genähert hat, und zwar beispielsweise mit Hilfe des vom Geschoß mitgeführten Suchkopfes, der das Ziel mit Radar anpeilt. Erfolgt nun vor Erreichen der vorgebbaren geringen Zielentfernung ein Aufprall auf eine Störstruktur, die in nahezu allen voraussehbaren Fällen leichterer Art sein wird, so gelangt zwar über Leitung 15 ein Signal an den ersten Eingang des UND-Gatters, dessen Ausgang ist jedoch noch gesperrt, da an seinem zweiten Eingang kein Signal ansteht. Gelangt ein Wasserschwall ins Blickfeld des optischen Abstandssensors, und liegt dieser noch innerhalb der vorgebbaren geringen Zielentfernung, so wird von der Auswertelogik 10 trotzdem erkannt, daß es sich nicht um eine Zielstruktur handelt. Der erste Eingang des UND-Gatters 13 bleibt ohne Eingangssignal, der Ausgang des UND-Gatters bleibt gesperrt. Erst nach dem eindeutig festgestellten Erreichen der vorgegebenen geringen Zielentfernung ist die Aktivierungsschaltung durch das nunmehr in Bereitstellung befindliche UND-Gatter au leichtere Strukturen vorbereitet Je geringer die vorgebbare Zielentfernung gewählt wird, desto geringer wird die Möglichkeit des Gegners, durch leichtere Störstrukturen eine vorzeitige Zündung auszulösen. Diese Möglichkeit schwindet praktisch völlig, wenn die vorgebbare Zielentfernung in der Größenordnung von nur mehr einigen Metern liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Aktivierung eines Geschoßzünders, dem ein auf das Ziel ausgerichteter optischer Abstandssensor sowie ein beschleunigungsempfindlicher Sensor zugeordnet sind, mit einem ausgangsseitig mit dem Zünder in Verbindung stehenden UND-Gatter, dessen erster Eingang mit dem optischen Abstandssensor und dessen zweiter Eingang mit dem beschieunigungsempfindlichen Sensor in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine eingangsseitig mit dem beschleunigungsempfindlichen Sensor (1) verbundene und zwei Ausgänge aufweisende Diskriminator elektronik (2) vorgesehen ist, deren erster Ausgang bei Auftreten einer einen vorwählbaren Grenzwert überschreitenden Aufprallstärke ein Signal für den Zünder abgibt und deren zweiter Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters (13) verbunden ist und dann ein Signa! abgibt, wenn die Aufprallstärke unter dem vorwähibaren Grenzwert und gleichzeitig über einem vorgebbaren Mindestwert liegt.

2. Schaltungsanordnung zur Aktivierung eines Geschoßzünders, dem ein auf das Ziel ausgerichteter optischer Abstandssensor sowie ein erster beschleunigungsempfindlicher Sensor zugeordnet sind, mit einem ausgangsseitig mit dem Zünder in Verbindung stehenden UND-Gatter, dessen erster Eingang mit dem optischen Abstandssensor und dessen zweiter Eingang mit dem ersten beschieunigungsempfindlichen Sensor in Verbind-ng steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, mit dem Zünder in Verbindung stehender bo-ichleunigungsempfindlicher Sensor vorgesehen ist, der bei Auftreten einer einen vorwählbaren Grenzwert überschreitenden Aufprallstärke ein Signal für den Zünder abgibt, während der erste beschleunigungsempfindliche Sensor dann ein Signal abgibt, wenn die Aufprallstärke unter dem vorwählbaren Grenzwert und gleichzeitig über einem vorgebbaren Mindestwert liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein ausgangsseitig mit dem Zünder in Verbindung stehendes, mit seinem ersten Eingang mit dem Ausgang des UND-Gatters (13) und mit seinem zweiten Eingang mit dem ersten Ausgang der Diskriminatorelektronik (2) bzw. mit dem zweiten beschleunigungsempfindlichen Sensor verbundenes ODER-Gatter (5).

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem optischen Abstandssensor (9) und dem UND-Gatter (13) eine die kontinuierliche Zielannäherung überprüfende Auswertelogik (10) eingeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zünder ein Verzögerungsglied (7) vorgeschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüehe I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Abstandssensor (9) ein hochauflösender Infrarotsensor ist.