DE3303763A1

DE3303763A1 - Verfahren zur zielansteuerung eines projektils und zum bestimmen dessen ballistischer flugbahn sowie vorrichtungen zum ausueben der verfahren

Info

Publication number: DE3303763A1
Application number: DE19833303763
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. 8560 Lauf Sundermeyer
Original assignee: Diehl & Co 8500 Nuernberg GmbH; Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3303763C2; GB2177213A; GB2177213B; GB8614991D0; IT8419433A0; GB2134632A; GB8402350D0; IT1173212B; FR2540616A1; GB2134632B; FR2540616B1; SG76088G; IT8420720V0

Description

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DIEHL GMBH & CO., D-8500 Nürnberg

Verfahren zur Zielansteuerung eines Projektils und zum Bestimmen dessen ballistischer Flugbahn sowie Vorrichtungen zum Ausüben der Verfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß de» Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3 und Vorrichtungen gemäß dem jeweiligen Oberbegriffe des Anspruches 5 bzw. des Anspruches 6. 5

Die gattungsgemäßen Haßnahmen sind bei der Endphasenlenkung von Artillerie-Projektilen (vgl. Beitrag von Peter J. George in VEHRTECHNIK 3/79, Seiten 19, 22, 24-27) bekannt, welche hülsenlos und ohne Eigenantrieb verschossen werden; so daß sie zunächst eine rein ballistische Flugbahn beschreiben, die durch die Treibladungs-Nummer (also durch die Abschußgeschwindigkeit) und die Waffenrohr-Elevation gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die herköamliehe Endphasenlenkung und Zielanflugbahn aus einer linear gesteuerten Flugbahn heraus (die ihrerseits sich an das ballistische Apogäum zur Reichweiten-Vergrößerung des Projektils anschließt) zu einem, hinsichtlich der Wirkung der mitgeführten Gefechtsladung, ungünstigen Auftreffwinkel auf das Zielobjekt führt.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Reichweite einen günstigeren Zielauftreffwinkel sicherzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 im wesentlichen dadurch gelöst, daß zusätzlich die Maßnahnen gemäß dessen kennzeichnenden Teils getroffen werden, und bei einer Vorrichtung ge-

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maß dem Oberbegriff des Anspruches 5 dadurch, daß sie zusätzlich die Teilmerkmale dessen kennzeichenden Teils aufweist.

Es wird also noch nicht gleich bei Erfassen des zu bekämpfenden Zielobjektes die linear gesteuerte Flugbahn durch eine Zielverfolgungs-Flugbahn abgelöst, sondern der Zeitpunkt der Zielansteuerung unter vorübergehender Beibehaltung der linearen Flugbahn noch verzögert, um dann in eine Flugphase mit vergrößertem Nickwinkel überzusteuern und so das Zielobjekt wesentlich steiler und damit wirksamer anzugreifen.

Da die lineare Flugbahn durch eine vorprogrammierte Selbststeuerung an Bord des Projektils und die Zielanflugbahn durch eine Zielsucheinrichtung an Bord des Projektils gewährleistet werden, muß auch die VerzögerungsZeitspanne zwischen Auffassen des Zielobjektes und Umsteuerung des Nickwinkels aus der tatsächlichen Flugdynamik des Projektils ermittelt, nämlich in Bezug auf den theoretischen Endpunkt der linear absteigenden Flugbahn extrapoliert werden. Dafür ist es erforderlich, die vor Eintritt in die linear gesteuerte Flugbahn gegebene, abschußbedingte ballistische Flugbahn an Bord des Projektils zu berücksichtigen. Hierfür ist es bekannt, manuell am abzuschießenden Projektil (vor dessen Einführung in das Waffenrohr) Kennwerte über dessen Elevation und über die vorgesehene Treibladungs-Nummer oder aber direkt die aus diesen Parametern und der vorgegebenen linear-gestreckten Flugbahn berechenbare Reichweite zum theoretischen Bahnen-Endpunkt einzugeben. Das ist aber umständlich und zumal unter Gefechtsbedinfungen überaus fehlerträchtig.

Insbesondere in Zusammenhang mit der oben erläuterten Aufgabenstellung - aber auch unabhängig von jener - liegt deshalb einem weiteren Aspekt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ohne das Erfordernis manueller Dateneingabe über die Abschußgegebenheiten, an Bord des Projektils auch die ballistische,

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also die tatsächliche anfängliche Flughahn des abgeschossenen Projektils ermitteln zu können.

Diese weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß in wesentlichen dadurch gelöst, daß das Verfahren gemäß des Oberbegriff des Anspruches 3 zusätzlich die Teilmerkmale dessen kennzeichnenden Teils aufweist, während die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6 auch gemäß den Teilmerkmalen dessen kennzeichnenden Teils ausgebildet ist. 10

FQr diese Lösung wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, daß die rein ballistische Flugbahn nicht nur durch Abschuß-Elevation und Treibladungs-Nummer, also durch geschützspezifische Daten, sondern auch durch Hundungsgeschwindigkeit und ApogäumsZeitpunkt, also tatsächliche flugbedingte Daten eindeutig bestimmt ist. Diese flugbedingten Daten lassen sich somit an Bord des Projektils selbst ermitteln, woraus deshalb die gesuchten Flugbahn-Informationen an Bord des Projektils zur Verfügung stellbar sind, ohne geschützspe zifische Informationen manuell eingeben zu müssen.

Zusätzliche Abwandlungen und Alternativen sowie weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliehe vereinfacht dargestellten Prinzipskizzen zu den erfin- dungsgeaäßen Lösungen. Es zeigt:

Fig. 1 die gesamte Flugbahn des Projektils über dem über Grund zurückgelegten Weg,

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Detaildarstellung die mit Einsetzen der Zielsuchphase beginnende Flug- -Endphase, 35

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Fig. 3 im Blocksehaltbild die wesentlichen funktioneilen Einflußnahmen auf die Projektil-Steuerung in der Flug-Endphase gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 im Blockschaltbild eine Vorrichtung zu einer bordsei tigen Ermittlung der ballistischen Abschuß-Flugbahn des Projektils zur Gewinnung von Informationen für die Endphasen-Steuerung gemäß Fig. 2.

Das in Fig. 1 skizzierte Projektil 21 soll ein hülsenloses Artillerie-Geschoß darstellen, welches mit Steuerungsschaltungen und Steuerungsmitteln für eine Endphasenlenkung und mit einer eingebauten Zielsucheinrichtung zur Erhöhung der

Treffergenauigkeit ausgestattet ist.

Das Projektil 21 wird aus einem Waffenrohr 22 abgeschossen. Die rein ballistische Abschuß-Flugbahn 23 ergibt sich aus der Elevation w1 des Waffenrohres 22 und damit der Orientie rung des Projektils 21 gegenüber der Horizontalen am Abschuß ort z1 unter Berücksichtigung der Strömungsgeometrie des Projektils 21 - einschließlich der Gegebenheiten der wie dargestellt alsbald nach dem Abschuß ausgeklappten Steuer-Ruder 24 -; und aus der Abschuß- oder Mündungsgeschwindigkeit vi des Pro jektils 21. Letztere wiederum ist durch die Nuanser#(also die An zahl) der Abschuß-Treibladungen bestimmt, die für die Anfangsbeschleunigung des Projektils 21 hinter diesem im Waffenrohr angeordnet und gezündet werden. Für eine rein ballistische Flugbahn 23 ergäbe sich somit ein ballistischer Auftreffpunkt z3.

Zum Erzielen einer größeren Kampfreichweite des Projektils ist dessen Einsteuerung in eine nicht-ballistische,linear-gestreckte Flugbahn 25 vorgesehen. Dafür werden, nach Durchfliegen des Apogäums 26 der Höhe h2 über dem Orte z2, programmge- steuert Flugstabilisierungs- und Steuerungsmaßnahmen mittels der Ruder 24 eingeleitet und Auftriebs-Flügel 27 (vgl. Fig. 2)

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ausgefahren. Aus den eingespeicherten Vorgabedaten für die Selbststeuerung längs der gestreckten Flugbahn 25 und den abschußbedingten ballistischen Flugdaten ergäbe sich ein vorverlegter Auftreffpunkt z11 des Projektils 21 in einem entsprechend weiter entfernten Zielgebiet.

Die Neigung w25 (Fig. 2) der aus der ballistischen Flugbahn herausgesteuerten, angenähert linearen Flugbahn 25 beträgt typisch 20° gegenüber der Horizontalen. Daraus würde im vorverlegten Ziel-Auftreffpunkt z11 ein Auftreffbahnwinkel w11 in der Größenordnung von ebenfalls 20° resultieren, was aber einen ungünstigen Wirkungswinkel hinsichtlich der Gefechtsladung im Projektil 21 darstellen,würde. Deshalb erfolgt ein Anflug des zu bekämpfenden Zielobjektes 28 im tatsächlichen Zielpunkt z8 mit gegenüber der gestreckten Flugbahn 25 versteuerter Zielanflugbahn 29 unter einem tatsächlichen Zielbahnwinkel w8, der wenigstens doppelt so groß wie der Auftreffbahnwinkel w11 im Falle unbeeinflusster gestreckter Flugbahn 25 ist und bevorzugt in der Größenordnung von 45° liegt; damit ist stark verbesserte Wirkung der Gefechtsladung im Projektil 21 gegenüber dem zu bekämpfenden Zielobjekt 28 sichergestellt.

Die sogenannte Flug-Endphase beginnt mit Unterschreiten einer vorprogrammierten Zielsuchhöhe h4, die gemäß der in das Projektil 21 eingebauten Zielsuch- und Zielverfolgungseinrichtung 30 vorgegeben ist und im Falle einer Millimeterwellen-Radarzielsucheinrichtung 30 beispielsweise in der Größenordnung zwischen 650 m und 700 m liegt; jetzt wird jene Zielsucheinrichtung 30 (Fig. 3) eingeschaltet. Aufgrund ihres konstruktionsbedingt beschränkten Nickwinkels gegenüber dem Flugwinkel des Projektils 21 und der etwas steileren Bahnrichtung der gestreckten Flugbahn 25 nach unten ergibt sich ein Zielauffass-Begrenzungswinkel w6 von beispielsweie 35° (Fig. 2); weshalb aus der Positon des Suchbeginn-Ortes z4

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heraus nur Zielobjekte 28 erfasst werden können, die jenseits des nächstliegenden Auffassortes z6 liegen. Etwaige Zielobjekte jenseits des vorverlegten Auftreffpunktes z11 der gestreckten Flugbahn 25 können aus dieser heraus in der Regel nicht angegriffen werden, weil das eine Richtungsumkehr des Flugbahnwinkels w25 erfordern würde, was in der Regel aufgrund der hohen einwirkenden Beschleunigungen aus Gründen der mechanischen Stabilität des Projektils 21 und der darin eingebauten Einrichtungen unzulässig wäre.

Wenn das von der Zielsucheinrichtung 30 aufgefasste, zu bekämpfende Zielobjekt 28 direkt in Zielverfolgungsansteuerung angegriffen würde, würde sich eine Zielverfolgungsbahn 31 einstellen, die zwar aus der gestreckten Flugbahn 25 nach unten abweichen würde, aber iamer noch einen zu kleinen und deshalb wirkungsmäßig ungünstigen Auftreffbahnwinkel w31 ergeben würde.

Deshalb ist vorgesehen, auch nach Auffassen des zu bekämpfenden Zielobjektes 28 das Projektil 21 derart zu steuern, daß seine Gier-Richtung zwar sofort im Zielauffaß-Punkt z5 in Richtung auf das Zielobjekt 28 geändert wird, während aber die aktuelle gestreckte Flugbahn 25 zunächst noch beibehalten bleibt.

Der verzögerte Zeitpunkt t7 für eine Nickwinkeländerung zum Abweichen aus der gestreckten Flugbahn 25 wird nach Maßgabe der Annäherung an das Zielobjekt 28, unter Berücksichtigung der theoretischen End-Flugzeit bis zum linear vorverlegten Auftreffpunkt z11 der gestreckten Flugbahn 25 und der angestrebten Zielanflugbahn 29, an Bord des Projektils 21 als Verzögerungs- oder Restflugzeitspanne t5...t7 ermittelt.Zum Zeitpunkt t7 werden dann zunächst die Zielverfolgung und die Regelung für die bisherige Beibehaltung der Projektilbahn-Neigung w25 vorübergehend aufgetrennt und eine nicht-geregelte Umsteuerung auf einen steileren Nickwinkel vorgenommen;

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woraufhin die Fluglageregelung nach Maßgabe dieses steiler vorgegebenen Bahnauftreffwinkels w8, unter Berücksichtigung erneut eingeschalteter Zielverfolgung mittels der Zielsucheinrichtung 30, wieder in Betrieb genommen wird.

Für diese in Fig. 2 als Höhen-Veg-Diagramm dargestellten Flugphasen zur BekSmpfung des Zielobjektes 28 unter optimalem Zielbahn-Auftreffwinkel w8 ist an Bord des Projektils ein« Zeitsteuerschaltung 32 (Fig. 3) vorgesehen. Diese bestimmt die Abhängigkeit von der Zeit t und damit aufgrund der bekannten Daten der ballistischen und der gestreckten Flugbahnen 23-25 den Zeitpunkt t4, da die Grenzhöhe h4 für den Beginn der Zielsuche unterschritten, also die Zielsucheinrichtung 30 in Betrieb gesetzt wird. Bei Zielerfassung zum Zeitpunkt t5 liefert die Zielsucheinrichtung 30 Nachführ-Steuerungsinformationen über die horizontale Zielablage 33 und über die vertikale Zielablage 34, jeweils bezogen auf die momentane räumliche Orientierung des Projektils in seiner Anstellung gegenüber der gestreckten Flugbahn 25.

Die horizontale Zielablage-Information 33 dient sogleich als Steuerinformation für eine Gier-Zielnachführregelung In einer einfachen Flugbahnextrapolations-Recheneinrichtung wird wie erwähnt der Zeitpunkt t7 bestimmt, da durch die Einleitung des Nickmanövers die gestreckte Flugbahn 25 zum übergang in die steilere Zielanflugbahn 29 verlassen werden soll.

Nach Ermittlung der Zeitpunkt-Information (t7) und Übergabe an die Zeitsteuerschaltung 32 liefert diese bei Eintreten des Zeitpunktes t7 an die Nickregelungseinrichtung 37 eine Information, aufgrund derer der Nickregelkreis zunächst zur Umsteuerung in die steilere Zielanflugbahn 29 aufgetrennt wird; um nach erneutem Erreichen stabilen Flugzustandes die Regelungseinrichtung 37 wieder in Betrieb zu setzen - nämlich nun mit dem neuen Bahnrichtungs-Sollwert w8 unter Berücksichtigung der Nachführ-Steuerung von der erneut auf geschalte ten Zielsucheinrichtung 30. Durch entsprechende Ansteuerung der

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Stellglieder für die Steuer-Ruder 24 aus dem Gier-Zielnachführregler 35 und der Nick-Regelungseinrichtung 37 erfolgt eine Endphasenlenkung gemäß der Zielanflugbahn 29 bis Auftreffen in den Zielpunkt z£.

Für die Kennwerte der aktuellen Daten über die zunächst ballistische Flugbahn 23 und danach gestreckte Flugbahn 25 zur Bestimmung des Zeitpunktes t7 der Nickwinkeländerung, sowie für die ebenfalls aus den Bahndaten abgeleitete Bestimmung des Zeitpunktes t4 für den Beginn der Flugendphasen-Zielsuche, ist eine Speicher 38 vorgesehen. In diesen werden vor dem Abschuß-Zeitpunkt ti (Fig. 1) - oder alsbald danach und jedenfalls vor dem übergang in die gestreckte Flugbahn 25 nach Erreichen des Apogäums-Zeitpunktes t2 - die die ballistische Flugbahn 23 des Projektils 21 bestimmenden Abschußdaten eingegeben, die dem Elevations-Winkel w1 und der Mündungsgeschwindigkeit v1 des Projektils 21 entsprechen. Zusammen mit im Speicher 38 projektiltypisch vorgegebenen Kennwerten lässt sich also daraus durch einen Navigationsrechner 54 das h-t-Flugbahnbild (wie es in Fig. 1 und Fig. 2 unter Berücksichtigung der Zeitkoordinaten t über dem Ort ζ dargestellt ist) bestimmen,wonach die beschriebenen Such- und Steuerungsvorgänge von der Zeitsteuerschaltung 32 ausgelöst werden können.

Die aktuellen Elevations- und Geschwindigkeitsdaten wi, vi, oder direkt die daraus errechenbare Entfernung z1...z11, werden üblicherweise mittels extern zugänglicher Stellelemente am zu verschießenden Projektil 21 vor dessen Laden in das Waffenrohr 22 nach Maßgabe dessen Neigung wi und nach Maßgabe der zuzuführenden Treibladungen eingestellt. Diese Handhabung ist aber sehr anfällig gegen nichtreproduzierbare Fehlvorgaben, insbesondere unter Gefechtsgegebenheiten.

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Deshalb kann vorgesehen sein, diese für die Flugbahnen 23-25 und somit für den zeitlichen Ablauf der Steuerungseingriffe aus der Zeitsteuerschaltung 32 maßgeblichen Ausgangsdaten, ohne das Erfordernis einer manuellen Einstellung, unmittelbar nach dem Abschuß des Projektils 21 an Bord selbst zu bestimmen und in den Speicher 38 einzuspeisen.

Zur Ermittlung der Mündungs- oder Austrittsgeschwindigkeit vi sind in Richtung des Geschwindigkeitsvektors und damit in

Ί0 Längsrichtung des Projektiles 21 gegeneinander um eine definierte Strecke 39 versetzt in der Projektil-Wandung AO zwei Austritts-Sensoren 41, 42 angeordnet, die auf das Verlassen des Waffenrohres 22 durch dessen Mündung ansprechen. Bei den Sensoren 41, 42 kann es sich um optoelektronische Aufnehmer handeln, die auf den Sprung in der Umgebungshelligkeit bei Austritt aus dem Waffenrohr 22 ansprechen, oder bevorzugt einfach um Spulenanordnungen, die infolge der Feldänderung an der Waffenrohr-Mündung Austrittssignale t4i, t42 liefern.

Bei oder infolge Abschusses des Projektils 21 im Waffenrohr wird eine Leistungsquelle 44 aktiviert, beispielsweise durch Ansteuerung aus einem Beschleunigungssensor 45. Bei der Leistungsquelle 44 kann es sich um eine aktivierbare Batterie, deren elektrochemische Komponenten nun miteinander zur Wirkung gebracht werden, handeln; oder beispielsweise um einen thermoelektrisch en oder piezoelektrischen Generator, der aufgrund des Temperaturunterschiedes hinter und vor dem rückwärtigen Ende des Projektils 21 bzw. aufgrund dessen Anfangsbeschleunigung elektrische Leistung in die Signalverarbeitungsschaltung (gemäß Fig. 3 und Fig. 4) liefert. Entscheidend ist, daß bei Austritt aus dem Waffenrohr 22 jedenfalls bereits die elektrische Leistung zur Verfügung steht, die eine Zeitmeßschaltung 46 (beispielsweise eine Zählschaltung für äquidistante Impulse) benötigt, um die Zeitspanne t41...t42 zu ermitteln. Da die Einbau-Strecke 39 konstruktiv vorgegeben,

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also bekannt ist, genügt es für die Ermittlung der Abschußgeschwindigkeit vi aus jener Zeitspanne t41...t42, anstelle eines Rechners einen Tabellen-oder Zuordnungsspeicher 47 vorzusehen. Diesem könnte eine entsprechende Zuordnungsmatrix 48 nachgeschaltet sein, mittels der die Geschwindigkeitsinformation als Treibladungs-Nummer # ausgedrückt würde, wie sie bei der Artillerie üblicher ist, als der Zahlenwert über die Abschußgeschwindigkeit v1 des Projektils

zur zeitabhängigen oder wegabhängigen Bestimmung der ballistischen Flugbahn 23 ist neben der Mündungsgeschwindigkeit vi ansich Kenntnis der Abschuß-Elevation wi erforderlich} die aufgrund der tatsächlichen Gegebenheiten beim Abfeuern eines Geschützes zwar meßtechnisch bestimmbar wäre - aber diese Information wird an Bord des abgeschossenen Projektils benötigt, um wie in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben den Endpunkt 11 zu bestimmen und daraus den Zeitpunkt für die Steuerungsvorgänge für verzögerte und dadurch steilere Zielanflugbahn 29 abzuleiten. In Erkenntnis der Tatsache, daß für eine vorgegebene Mündungsgeschwindigkeit vi des Projektils 21 auch der Zeitpunkt t2 dessen Durchganges durch das Apogäum 26 die rein ballistische Flugbahn 23 bestimmt, ist deshalb an Bord des Projektils 21 zusätzlich ein Apogäumsdetektor 49 vorgesehen. Der besteht aus einem Drucksensor 50, welcher ein Signal über den zeitlichen Verlauf der ersten Zeitableitung des Druckverlaufes aufgrund der Flugbahn-Höhe h liefert; oder/und aus einem Beschleunigungssensor 51, welcher als Ausgangssignal unmittelbar eine Beschleunigungsinformation oder aber die zweite zeitliche Ableitung des Höhenverlaufes der ballistischen Flugbahn 23 liefert. Diesen Sensoren 50 oder/und 51 ist (wenigstens) ein Nullindikator 52 nachgeschaltet, der ein Signal (t2) an die Zeitmeßschaltung 46 liefert, wenn die ballistische Flugbahn (Fig. 1) im Apogäum 26 ihr Höhen-Maximum über der Zelt t bzw. über dem Weg ζ durchläuft.

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Die Zeitspanne ti (bzw, mit hinreichender Genauigkeit t41 oder t42)...t2 stellt also den zweiten notwendigen Kennwert zur Bestimmung des theoretischen Verlaufes der rein ballistischen Flugbahn 23 dar. Zusammen mit der schon ermittelten Information entsprechend der aktuellen Treibladungs-Nummer # lässt sich also über eine weitere Tabellen- oder Dekodiermatrix 53 an Bord des Projektils 21 der zugehörige Wert der Abschuß-Elevation wi ermitteln, bzw. die Matrixeingangsinformation direkt zur Bahnbestimmung auswerten.

Diese Informationen (v1, t2) - die den maßgeblichen Kenndaten (wi, #) für die Beschreibung der ballistischen Flugbahn entsprechen - werden, wie in Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert, im Speicher 38 zwischengespeichert, um daraus über ei- nen Navigationsrechner 54 den theoretischen Auftreff-Zeitpunkt t11 des Projektils 21 im vorverlegten Bahn-Endpunkt z11 zu bestimmen. Aus diesem nur bei Ausbleiben der Zielauffassung eintretenden Auftreff-Zeitpunkt ti1 wird dann an Bord des Projektils 21, wie in Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 3 erläutert, mittels der Recheneinrichtung 36 extropoliert,welche Verzögerungs-Zeitspanne t5...t7 nach Zielerfassung (t5 über z5) bis zur verzögerten Nickwinkel-Änderung vorzugeben ist, um die hinsichtlich des Auftreff-Bahnwinkels w8 wesentlich verbesserte da steilere Zielanflugbahn 29 von der Zeitsteuerschaltung 32 aus dann einzuleiten.

Diese Zeitpunkt-Ermittlungen und Flugbahn-Übergange sind bei vergleichsweise geringem Aufwand an Bord des Projektils 21 überaus exakt und reproduzierbar sicherstellbar, da an Bord des Projektils 21 für die Kombination der Flugbahnen 23-25 wie beschrieben ohnehin ein ApogMumsdetektor 49 (Fig. 4) vorhanden ist. Denn im Apogäum 26 verläuft die erst danach zu verlassende ballistische Abschuß-Flugbahn 23 vorübergehend horizontal; und auch die Fluglage des Projektils 21 bei Durchgang durch das Apogäum 26 ist praktisch horizontal oder jedenfalls nur um einen geringen (und dabei vorgegebenen, also bekannten) Flug-Anstellwinkel der Horizontalen gegenüber abweichend. Zum Apogäums-Zeitpunkt t2 kann also die momentane

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Orientierung des Projektils 21 im Raum als horizontale Referenzlage für die Funktion der Nickregelungseinrichtung 37 (zum Steuern längs der Bahnen 25 und 29) übernommen werden, beispielsweise durch Nullsetzen eines kreiselstabilisierten Lage-Referenzsystems und eines Nickgeschwindigkeits-Integrators, wie in Fig. 3 durch einen Nicklage-Referenzgeber 55 symbolisch berücksichtigt. Die für die Treffergenaugkeit maßgebliche Endphasen-Steuerung längs der gestreckten Bahn erfolgt also überaus präzise, weil zuvor, nämlich unmittelbar vor Verlassen der ballistischen Abschußbahn 23» der für den Bahnwinkel w25/11 maßgebliche Nick-Referenzwert aus den tatsächlichen Fluggegebenenheiten des Projektils 21 selbst gewonnen wurde.

Bezugszelchenllste

h Höhen-Koordinate

t Zeit-Koordinate

ν Geschwindigkeit (von 21 gegenüber Grund)

w Neigung (gegenüber der Horizontalen)

ζ Orts-Koordinate

# Treibladungs-Nummer (zum Alischuß von 21 aus 22)

1 Abschuß- oder Mündungs-Gegebenheiten (von 21 gegenüber 22)

2 Apogäum (von 23)

3 Auftreffen (von 23)

4 Beginn der Flug-Endphase (Zielsuche und Zielverfolgung)

5 Beginn des Zielauffassens (alt anschließende« Nachführen von 30 auf 28)

6 nächstliegender Auffaßort (von 28 gegenüber 21 über z4)

7 Übergang (von 25 in 29)

8 Zielpunkt

11 Auf treffen (von 25) 12 13 14 15

21 Projektil

22 Waffenrohr (zum Abschuß von 21)

23 rein ballistische Flugbahn (aufgrund Abschusses aus 22)

24 Steuer-Ruder (an 21 für 25-29)

25 gesteuerte gestreckte Flugbahn (nach Durchqueren von 26, gegenüber 23 vorverlegt)

26 Apogäum

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27 Auftriebs-Flügel (an 21)

28 Zielobjekt (zu beklopfen mittels 21)

29 Zielanflugbahn (steiler ale 25)

30 Zielsucheinrichtung (in 21 zum Auffassen und Verfolgen von 2

31 Zielverfolgungsbahn (»ei direkter Zielansteuerung ab t5)

32 Zeitsteuerschaltung (für die Einsteuerung in 25, Beginn der Zielsuche und Umsteuerung in 29)

33 horizontale Zielablage-Information (ermittelt mit 30)

34 vertikale Zielablage-Information (ermittelt mit 30)

35 Gier-Zielnachführregler (angesteuert aus 30 gemäß 33)

36 Recheneinrichtung (in 21 zur Bestimmung von t7 gemäß t5...tt

37 Nickregelungseinrichtung (in 21 für 29 ab t7)

38 Speicher (zur Aufnahme von Bahndaten)

39 Strecke (Distanz 41-42 lings 40/vi)

40 Wandung (von 21 mit 41/42)

41 vorderer Austritts-Sensor

42 hinterer Austritts-Sensor

43 Zeitmeßschaltung (für t4i...t42 und für t1/t41...t2)

44 Leistungsquelle (zum elektrischen Speisen der Signalverarbei tungs- und Steuerungsvorrichtungen)

45 Beschleunigungssensor (zum Initiieren von 44)

47 Zuordnungsspeicher (zum Gewinnen von v1 aus 39 und t41...t42

48 Zuordnungsmatrix (zum Gewinnen von # aus vi)

49 Apogäumsdetektor (zum Liefern von t2)

50 differenzierender Drucksensor (dh/dt)

51 Beschleunigungs- oder zweifachdifferenzierender Höhensensor ι

52 Nullindikator (hinter 50 bzw. 51 in 49)

53 Dekodiermatrix (zum Liefern von wi aus t1/t41...t2 und -^)

54 Navigationsrechner (zum Bestimmen von t11 und z11 für 23-25)

55 Nickwinkel-Referenzgeber (zwischen 49 und 37)

Claims

ft ·«■····» * lh ft " · P 678 Fg/Pa Ansprüche

1. Verfahren zur Zielansteuerung eines in seiner Flug-Endphase längs einer gestreckten Flugbahn selbststeuernden Projektils, insbesondere Artillerie-Geschosses, von dem aus eine Zielsuche und Zielansteuerung erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

daß nach Erfassen des anzusteuernden Zielobjektes zunächst noch die gestreckte Flugbahn beibehalten bleibt, ehe bei weiterer Distanzverkürzung zum Zielobjekt eine Nickwinkel-Steuerung für Übergang aus der gestreckten Flugbahn in eine steilere Zielanflugbahn erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß, im Rahmen der Flugendphasen-Selbstlenkung, an Bord des Projektils aus dessen gegebenen Abschuß-Daten und aus dem vorgegebenen Flugverhalten beim Übergang aus der ballistischen Start-Flugbahn in die vorgegebene gestreckte Vorverlegungs-Flugbahn deren theoretischer Aufschlagpunkt bzw.der Zeitpunkt dessen Erreichens durch das Projektil bestimmt wird, woraus für die wirksamere, steilere Zielanflugbahn in das Zielobjekt die Verzögerungszeit des vorübergehenden Beibehaltene der gestreckten Flugbahn, bis zum Zeitpunkte deren Verlassene durch Nickwinkel-Umsteuerung in die Zielanflugbahn, an Bord des Projektils berechnet wird.

3. Verfahren zum Bestimmen von Kenndaten einer ballistischen Abschuß-Flugbahn eines Projektils, insbesondere eines seine Flugendphase selbststeuernden Artillerie-Geschosses, - insbesondere nach Anspruch 2 -,
dadurch gekennzeichnet,

daß an Bord des Projektils während und nach dessem Abschuß aus einem Waffenrohr die Mündungsgeschwindigkeit und die

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Zeitspanne zwischen Abschuß und Apogäums-Durchgang des Projektils gemessen werden, die bei vorgegebenen ballistischen Kennwerten des Projektils ein Maß für die Abschuß-Treibladungsnummer und den Abschuß-Elevationswinkel darstellen, also die ballistische Abschuß-Flugbahn des Projektils bestimmen.

4. Verfahren nach Anspruch 3»
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Bestimmung der Mündungs-Geschwindigkeit und damit der Treibladungs-Nummer eine Zeitspanne gemessen wird, die zwischen den Austritts-Zeitpunkten zweier längs des Projektils in definiertem Abstand gegebener Punkte liegt, wenn das abgeschossene Projektil das Waffenrohr verlässt; während zur Bestimmung der Abschuß-Elevation zusätzlich zur so ermittelten Mündungs-Geschwindigkeit die Zeitspanne gemessen wird, die zwischen einem Zeitpunkt der Fortbewegung des Projektils im Waffenrohr und dem Zeitpunkt verstreicht, da die ballistische Abschuß-Flugbahn des Projektils ihr Höhen-Maximum durchläuft.

5. Vorrichtung zur Umsteuerung eines seine Flugendphase programmgesteuert selbststeuernden und mit einer Zielsucheinrichtung (30) ausgestatteten Projektils (21), insbesondere Artillerie-Geschosses, das mit Regelungs- und Steuerungseinrichtungen und mit Steuer-Rudern (24) zum Übergang aus einer ballistischen Abschuß-Flugbahn (23) in eine gestreckte Vorverlegungs-Flugbahn (25) und dann zur Einsteuerung in eine Zielanflugbahn (29) ausgestattet ist, insbesondere zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß einem Speicher (38) für Kenndaten der ballistischen Abschuß-Flugbahn (23) und für den daraus erfolgenden Übergang in die gestreckte Flugbahn (25) ein Navigationsrechner (54) mit Flugbahnextraopolations-Recheneinrichtung

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(36) nachgeschaltet ist, auf die auch die Zielsucheinrichtung (30) geschaltet ist und die einen, gegenüber einem Zielauffaß-Zeitpunkt (t5), unter Beibehaltung der gestreckten Flugbahn (25) verzögerten Nickwinkel-UmsteuerungsZeitpunkt (t7) für Ansteuerung der Projektilsteuer-Ruder (24) in eine steilere Zielanflugbahn (29) bestimmt und in eine Flugablauf-Zeitsteuerschaltung (32) übergibt.

6. Vorrichtung zum Eingeben der Kennwerte einer ballistischen Abschuß-Flugbahn (23) in den Speicher (38) eines Navigationsrechners (54) an Bord eines längs einer gestreckten Endphasen-Flugbahn (25) selbststeuernden Projektils (21),insbesondere zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß an Bord des Projektils (21) eine Zeitmeßschaltung (43) zum Messen der Zeitspanne (t41...t42), die zwischen dem Austreten zweier längs des Projektils (21) um eine definierte Strecke (39) gegeneinander versetzter Sensoren (41, 42) aus der Mündung eines Abschuß-Waffenrohres (22) verstreicht, vorgesehen ist, an die zur Bestimmung der Apogäumszeitspanne (t1/t41...t2) ein Apogäums-Detektor(49) angeschlossen ist, wobei von diesen Zeitspannen abhängige Informationen als die ballistischen Abschuß-Bahnkennwerte in den Speicher (36) übermittelt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß einem Apogäumsdetektor (49) ein Nicklage-Referenzgeber (55) nachgeschaltet ist, der "bei Apogäums-Durchgang eine Horizontalen-Referenzinformation in die Nickregelungseinrichtung (37) übergibt.