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Einrichtung zur Bestimmung der Treffpunktlage
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beim Beschuß von Luftzielen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Bestimmung der Treffpunktlage beim Beschuß eines sich bewegenden Zieles mit
in der Ferne sensierbarer Munition, z.B. Leuchtspurmunition, unter Verwendung fotoelektrischer
Wandler.
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Zum Ausbildungsprogramm von Richtschützen gehört das Schiessen auf
sogenannte Schleppziele, das sind von Flugzeugen geschleppte Scheiben in der Größenordnung
von ca. 6 m Kantenlänge. Die Auswertung der Schießergebnisse erfolgte bisher mit
fotog-rammetrischen Verfahren. Hierzu werden mit Hilfe zweier sogenannter ballistischer
Kammern, die über synchron laufende Blenden gesteuert sind, fotografische Abbildungen
erstellt; um aus diesen die Ort- und Zeitkoordinaten der einzelnen Flugbahnpunkte
rekonstruieren zu können. Über die Blenden werden die Objektive der Aufnahmekammern
periodisch und genau synchron abgedeckt, so daß die durch eine Leuchtspur gekennzeichnete
Geschoßflugbahn in ihrem fotographischen Bild als diskontinuierliche Linie erscheint.
Die Auswertung der Bilder oder Filme erfolgt anschließend in einem sogenannten Autographen
(vgl. Oerlikon-Taschenbuch 1956, S. 198-201>.
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Ein solches Verfahren ist umständlich und zeitraubena; insbesondere
wird das Meßergebnis erst lange nach dem eigentlichen Schießversuch erhalten, so
daß für Erprobungen und zur Über-
prüfung des Ausbildungsstandes
umfangreiche Meßreihen notwendig sind, die zudem unter unterschiedlichen atmosphärischen
Bedingungen durchzuführen sind, so daß darüber hinaus Vergleichsrechnungen unumgänglich
sind. Schließlich ist mit solchen Verfahren die Bestimmung der Treffpunktlage von
nicht zu Treffern führenden Schüssen schwierig, wenn nicht gar unmöglich.
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Auch eine direkte Vermessung von getroffenen Schleppzielen nach der
Landung des Schleppflugzeuges ist schlecht möglich, da das Schleppziel hierbei -
oder auch bei einem Abwurf -zerstört wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile durch eine
neue Einrichtung zur Bestimmung der Treffpunktlage zu beheben, mit deren Hilfe die
Treffpunktlage im Augenblicke der Kollision des Geschosses mit dem Schleppziel oder
bei dessen Passieren sicher bestimmbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Munition muß dabei von den foto elektrischen Wandlern beim Durchflug
durch die Meßebene erkannt werden können, z.B. durch Abschattung, durch ihre Leuchtwirkung
oder durch einen Sprengblitz, wenn man z.B. Annäherungszeichen benutzt.
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Die Ermittlung der Entfernung der Bildebene der Kamera zum Luftziel
kann aus dem Elevationswinkel der Kamera und der Höhe des Flugzieles über Grund
ermittelt werden. Die Höhe über Grund kann man dadurch bestimmen, daß entweder die
Flughöhe des Flugzeuges von diesem übermittelt wird oder aber ein Entfernungsmeßgerät
verwendet und aus der gemessenen Schrägentfernung und dem Elevationswinkel des Geräts
die Flughöhe berechnet wird.
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Die Entfernung der Bildebene zum Luftziel läßt sich jedoch auch dadurch
ermitteln, daß man aus der Größe der Abbildung des Luftzieles in der Bildebene und
seiner bekannten tatsächlichen Größe unter Berücksichtigung der Vergrößerung der
Optik der Kamera die Entfernung ermittelt.
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Hat man somit in irgend einer Weise die Entfernung Luftziel-Kamerabildebene
ermittelt, so läßt sich daraus und aus der Größe der Bildebene und dem Vergrößerungsfaktor
der Kameraoptik die Größe der Ablage des Durchdringungspunktes vom Mittelpunkt des
Luftzieles in einem beliebigen Koordinatensystem (Kart. Koordinaten; Polarkoordinaten)
aus aufstellbaren geometrischen Treffbildgleichungen errechnen.
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Zusätzlich muß man noch feststellen, wann vom Geschoß die Ebene des
Luftzieles durchdrungen wird. Dies kann man mit Hilfe einer entsprechend ausgerichteten
Kamera im Flugzeug feststellen (Kamera überwacht eine Scheibe, in der das Luftziel
liegt) oder aber mit einem Entfernungsmeßgerät, das in Geschütznähe aufgestellt
ist. Vorzugsweise wird mit diesem beim Geschütz aufgestellten Entfernungsmeßgerät
sowohl die Entfernung zum Luftziel als auch zum Geschoß festgestellt, um so einerseits
die Entfernung Kamera-Luftniel als auch die Gleichheit der Entfernungen von Luftziel
und Geschoß zum Entfernungsmesser bei Treffern oder beim Vorbeischießen zu ermitteln.
Hierbei ist die Kamera vorzugsweise vom Geschütz abgesetzt.
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Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel sowie AD-wandlungsmöglichkeiten
erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 - eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 - ein Blockschaltbild zur Steuerung der Anlage der Fig. 1 und zur Auswertung.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Leuchtspurmunition 2 abschießenae Waffe bezeichnet.
Mit 3 ist ein Radargerät bezeichnet, mit 4 eine Kamera, mit 5 eine Steuer- und Auswerteeinrichtung,
mit 6 ein Schleppflugzeug, mit 7 ein geschlepptes Luftziel und mit 8 die Treffbildfläche
der Kamera 4.
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Das Radargerät 3 ist in unmittelbarer Nähe der Waffe 1 aufgestellt,
während die Kamera davon abgesetzt ist. Das Radargerät 3 stellt die Schrägentfernung
e zwischen ihm und dem Luftziel fest, woraus in Verbindung mit dem Blevationswinkel
αR des Radargerätes 3 die FLughöhe des Luftzieles errechnet werden kann. Hierzu
werden diese Daten aR, eR zur Einrichtung 5 übertragen. Im vorliegenden Beispiel
bestimmt das Redargerät 3 aber auch die Entfernung der Leuchtspurgeschosse vom Geschütz.
Bei Gleichheit der Entfernung eines Geschosses und des Luftziels gibt das Radargerät
ein Triggersignal tR ebenfalls zur Einrichtung 5 ab. Zur Übertragung der Daten dient
die Verbindung 9.
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Die Kamera 4 wird von der Einrichtung 5 so im Azimutwinkel und Elevationswinkel
gesteuert, daß die optische Achse der Kamera gerade auf den Mittelpunkt des Luftziels
7 gerichtet ist. Die Kamera 4 enthält in ihrer Bildfläche eine Vielzahl von einzelnen
optischen Sensoren. Sie ist z.3. aus mehreren nebeneinander liegenden Fotodiodenzeilen
zusammengesetzt, von denen jede eine Vielzahl von Fotodioden enthält. Sie liefert
die Nummern der Dioden, auf denen das Luftziel in Form einer Abschattung abgebildet
wird (Zx und vJV) zur Bínrichtung 5. Durch Vergleich wird dort festgestellt, ob
das Luftziel zentral in der Bildebene abgebildet ist; aus diesem Vergleich werden
die Nachführsignale SS A und #ßE für die Kameranachfuhrung gewonnen.
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Außerdem wird auch die Leuchtspurmunition, sobald sie in die Bildpyramide
10 eintritt, abgebildet, allerdings als aufgehellter Punkt. Sind-die mit dem RadargerGt
3 ermittelten Ent-
fernungen von Luftziel und Geschoß gleich groß,
also die Echos gleichzeitig auf, so werden mittels des Triggersignals TR die Lagen
der Abbildungen des Luftziels und des Geschosses ZX' und Zy' bzw. T'X und T'y in
Form von Diodennummern festgehalten und über die Mehrfachverbindung 11 dem Rechner
zugeführt. Aus dem Elevationswinkel & K der Kamera 4 zu diesem Zeitpunkt und
der Höhe des Luftziels und eventuell den bekannten Höhenunterschieden der Austellungspunkte
von Radargerät 3 und Kamera 4 läßt sich die Schragentfernung von der Kamera zur
Treffbildfläche ermitteln.
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Aus dieser Entfernung und den in der Kamera festgestellten Ablagen
des Durchgangs der Munition durch die Fläche 8 unter Berücksichtigung der bekannten
Vergrößerung der Optik der Kamera läßt sich die tatsächliche Ablage des Geschosses
vom Ziel in karthesischen oder Polarkoordinaten sofort errechnen.
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Anhand der Fig. 2 soll das Zusammenwirken der einzelnen Teile der
Einrichtung nochmals erläutert werden. 21 ist hier das Radargerät oder ein sonstiger
Entfernangsmesser, 22 die Kamera, 23 deren Nachführantriebe, 24 ein Rechner, 25
eine Steuereinrichtung und 26 eine Zielverfolgungssteuerung.
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Das Radargerät 21 liefert - wie beschrieben - die Schrägentfernung
eR und den Elevationswinkel rR des Luftziels 7 an den Rechner 24. Diesem wird außerdem
als Festwert die Größe der Detektorfläche mm sowie die Brennweite K der Kamera zugeführt.
Das Radargerät 22 liefert außerdem das Triggersignal tR bei Entfernungsgleichheit
zur Steuereinichtung 25.
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Die Kamera 22, deren Bildebene vorzugsweise parallel zur Ebene des
Luftziels liegt, liefert laufend die Diodennummern ZXi Zy, auf denen das Luftziel
abgebildet wird sowie die Diodennummern Tx und Ty des Leuchtspurgeschosses an die
Steuereinrichtung 25. Die Diodennummern Zx und Zy werden an die Zielverfolgungseinrichtung
26 weitergegeben, der auch der
Elevationswinkel ut. kr und der Azimutwinkel
Ct KA zugeführt wird und die daraus durch Vergleich mit Sollagen Korrekturwinkel
GBE E und aaA für die Elevation und den Azimut ermittelt und an die Nachführantriebe
23 zur Nachführung der Kamera weitergibt. Tritt das Triggersignal TR auf, so der
den die dann vorliegenden Diodennummern für die Lage des Luftzieles und der Leuchtspurmunition
festgehalten und als Werte Zx', ZY', TX' und Ty' an den Rechner gegeben.
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Diesem wird außerdem ein dem Elevationswinkel O: KE entsprechendes
Signal zugeführt. Aus den dem Rechner zugeführten Daten kann dieser die Ablagen
der Leuchtspurmunition vom Luftziel beim Durchgang durch die Ebene 8 ermitteln.
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Wie eingangs bereits erwähnt, kann man anstelle der Verwendung eines
Radargeräts die Flughöhe im Flugzeug ermitteln und über Funk übertragen. Den Durchtritt
der Munition durch die Ebene 8 läßt sich ebenfalls im Flugzeug mit einer entsprechenden
Kamera ermitteln0 Vorzugsweise wird die Schrägentfernung Kamera-Luftziel aus den
Abbildungsdaten des Luftziels bei bekannten tatsächlichen Abmessungen ermittelt.
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