DE3613097A1 - Feuerleitsystem fuer eine waffenanlage eines panzerfahrzeuges - Google Patents
Feuerleitsystem fuer eine waffenanlage eines panzerfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Feuerleitsystem für
eine Waffenanlage eines Panzerfahrzeuges, insbesondere
eines Kampfpanzers, mit Sensoren zum Erfassen der zum
Richten der Waffe erforderlichen Bewegungs- und
Positionsdaten, sowie der Waffenanlage zugeordneten
Zielgeräten, Bedieneinheiten, Ladegeräten und Elektro
niken aufweisenden Waffenricht- und Nachführgeräten.
Panzerfahrzeuge dieser Art müssen eine hohe Treffsicher
heit gewährleisten, und zwar sowohl beim Schießen aus
dem Stand als auch während der Fahrt auf stehende oder
bewegte Ziele. Es ist daher üblich, Feuerleitsysteme zur
Steigerung der Treffsicherheit einzusetzen, welche aber
hohe Anforderungen in bezug auf die Zuverlässigkeit und
die Funktionsfähigkeit bei Teilausfällen erfüllen
müssen. Bisher war es üblich die Funktionsfähigkeit
einer Waffenanlage bei Störungen im Feuerleitsystem
durch Umschalten auf Notbetrieb aufrechtzuerhalten. Ein
solcher Notbetrieb gestattet es eine Waffenanlage mit
einem Hilfszielfernrohr von Hand oder mit hydraulischer
Hilfsenergie zu richten und zu bedienen. Außerdem
gestattet ein so aufgebautes Waffensystem,Teilausfälle
durch ein bordeigenes Diagnosesystem zu ermitteln und
bei Vorhandensein von Ersatzteilen durch Austausch
betriebsfähig zu erhalten.
Da Ersatzteile bzw. Austauschgeräte für alle möglichen
Einzelteile bzw. Stufen nicht in hinreichender Weise
immer zur Verfügung stehen, ist es bei Störungen häufig
erforderlich, auf Notbetrieb umzuschalten. Dies ist
insbesondere dann unbefriedigend, wenn Störungen in
lediglich einer Stufe ein Gesamtsystem ausschalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Feuerleitsystem für ein Panzerfahrzeug vorzusehen, das
bei Störungen praktisch ohne Einschränkungen funktions
fähig bleibt. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß das Feuerleitsystem aus autonom
funktionsfähigen über Schnittstellen miteinander in
Verbindung stehenden Teilsystemen besteht, die beim
Ausfall in eine die Schnittstellen unterbrechende und
für eine Bedienung zugängliche Betriebsart umschaltbar
sind.
Die erfindungsgemäße Maßnahme bietet die Möglichkeit,
ein Feuerleitsystem aus in sich autonomen Teilsystemen
aufzubauen, diese gegebenenfalls redundant zu betreiben
und zu versorgen, so daß bei einer Störung die Möglich
keit besteht, die funktionsfähig verbliebenen Teilsysteme
weiter zu betreiben und sinnvoll miteinander zu koppeln.
Die Leistungsfähigkeit eines Panzers bzw. damit aus
gerüstetes Feuerleitsystems wird daher bei einer Störung
nur wenig beeinträchtigt. Dabei kann ein Feuerleitsystem
vorteilhafterweise auch gemäß den in den Unteransprüchen
aufgeführten Merkmale aufgebaut werden.
Das Aufteilen einer Feuerleitanlage in autonome Teil
systeme bietet z.B. die Möglichkeit, das System in einer
Grundausstattung mit einem einfachen Regelungs- und
Antriebskonzept zu betreiben. Ein solches Grundkonzept
besteht z.B. aus einer mechanisch/hydraulischen bzw.
mechanisch/elektrischen Waffenrichtanlage in Verbindung
mit einem starr zugeordneten optischen Zielgerät. Bei
einer solchen Grundausstattung ist eine Waffennachführung
durch direkte Eingabe von Steuergrößen möglich. Durch
Ergänzung der Grundausstattung mit weiteren Teilsystemen,
wie Kommandanten- und Richtschützen-Sichtgeräten sowie
mit entsprechenden Servoregelungs-Einrichtungen kann ein
stabiler Servobetrieb, insbesondere mit einem Differenzial
teil im Regelkreis sichergestellt werden. Dabei dürfen
die Teilsysteme aber keine Trägheitssensoren, wie
Kreisel oder Beschleunigungsmeßgeräte aufweisen, weil
eine derartige Teilsystem-Kombination wegen der
Redundanz durch zwei Sichtgeräte störanfällig ist. Wenn
derartige Teilsysteme aber über Winkelmeßketten mit
einander verknüpft werden, dann können damit einfache
Betriebsarten wie Zielzuweisung und Waffennachführung
realisiert werden.
Wird das erfindungsgemäße Feuerleitsystem durch einen
Rechner, welcher die Feuerleitdaten zur Ermittlung der
ballistischen Werte und der dynamischen Vorhaltrechnung
durchführt, erweitert, so ergibt sich ein leistungs
starkes Feuerleitsystem, das für den Kampf aus dem Stand
auf stehende oder bewegte Ziele mit hoher Treffer
sicherheit geeignet ist. Die Leistungsfähigkeit eines
Feuerleitsystems kann darüber hinaus noch gesteigert
werden, um den Kampf auch gegen bewegte und stehende
Ziele ohne Einschränkungen, d.h. auch während der Fahrt
durchführen zu können. Dies ist nur mit hochgenauen
Sichtgeräten für den Kommandanten und den Richtschützen,
d.h. stabilisierten Sichtgeräten und Waffennachführanlagen
mit hoher Dynamik erreichbar. Dabei erfordert sowohl der
Stabilisierungsbetrieb als auch der dynamische Nachführ
betrieb einer Waffennachführanlage das Erfassen der auf
die Teilsysteme wirkenden Störgrößen. Hierfür können
bekannte Einrichtungen, im Regelfall Kreisel benutzt
werden, welche normalerweise bei den zu stabilisierenden
Teilsystemen unmittelbar an den zu stabilisierenden
Achsen angebracht sind. Da solche Sensoren wegen der
mechanischen Verknüpfung mit den bewegten Teilen der
Systeme störanfällig sind wird erfindungsgemäß -
vorgeschlagen, derartige Störgrößen mit einem externen
Sensor in sogenannter Strapdowntechnologie zu erfassen.
Bei einem Einsatz in einem Kampfpanzer kann ein der
artiger Sensor vorzugsweise an besonders geschützter
Stelle z.B. im Turm montiert werden und so in bezug auf
den Montageort die entsprechenden Daten der Drehgeschwindig
keit bzw. der Position erzeugen. Die Verarbeitung dieser
Sensorsignale in den zugeordneten Teilsystemen verlangt
aber noch eine entsprechende Transformation in die
teilsystemrelevanten Koordinatenebenen. Dies kann in
einer Recheneinheit des Sensors oder in speziellen
Informationsstufen in den Teilsystemen erfolgen. Die
transformierten Daten werden dann zur Eigenstabilisierung
der Sichtgeräte oder zur Vorstabilisierung der Waffen
nachführanlage in bekannter Weise benutzt.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungs
gemäßen Feuerleitsystems in einer Grund
ausstattung,
Fig. 2 ein um eine Rechnereinheit und ein Sensor
system erweitertes Feuerleitsystem gemäß
Fig. 1 und
Fig. 3 ein Feuerleitsystem in höchster Ausbau
stufe.
Wie das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt ist an einer
Hauptwaffe 1 ein Hilfszielfernrohr 2 starr angebracht,
so daß es von einer Waffennachführanlage 3 im Azimut und
in der Elevation verstellbar ist. Die Waffennachführ
anlage 3 enthält in der Regel mechanisch/hydraulische
oder mechanisch/elektrische Servosysteme, sowie die dazu
gehörende Ansteuerelektronik. Die zur Ansteuerung der
Waffennachführanlage erforderlichen digitalen Daten
werden aus einem Datenbus 4 zugeführt. Wenn diese Daten
aus irgend einem Grund nicht mehr zur Verfügung stehen,
wie z.B. in einem Notfall, dann ist ein rein mechanisch/
hydraulisches bzw. mechanisch/elektrisches Richten der
Waffe mit einem Richtgriff 5 möglich. Bei einem solchen
Richten wird die Zielrichtung mit dem Hilfszielfernrohr
2 ermittelt. Die Hauptwaffe 1, das Hilfszielfernrohr 2,
die Waffennachführanlage 3 und der Richtgriff 5 stellen
ein erstes autonomes Teilsystem 6 des Feuerleitsystems
dar. Zwei weitere autonome Teilsysteme 7,8 und zwar zwei
gleichartige Zielsysteme für den Kommandanten und den
Richtschützen stehen mit dem Datenbus 4 ebenfalls in
Verbindung. Diese Teilsysteme umfassen jeweils ein
Zielgerät 9, 10 eine Elektronik 11, 12 sowie ein Anzeige
und Bediengerät 13, 5. Das Anzeige- und Bediengerät 5 ist
mit dem Richtgriff 5 kombiniert und ist sowohl dem
Teilsystem 6 als auch dem Teilsystem 8 zugeordnet. Die
Teilsysteme 7, 8 schalten die Führungsgrößen für die
Hauptwaffe 1 an den Datenbus 4 und an die Waffennachführ
anlage 3 (Servobetrieb). Das Feuerleitsystem in der
Grundausstattung hat den Vorteil, mit einfach aufge
bauten Teilsystemen verwirklicht werden zu können. Durch
Verknüpfung über Winkelketten lassen sich einfache
Feuerleitsysteme für den Kampf aus stehenden Fahrzeugen
auf stehende Ziele aufbauen.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann ein einfaches Feuerleit
system um einen Rechner 15 erweitert werden. Dieser
Rechner 15 kann die Feuerleitrechnung wie Ermittlung der
ballistischen Werte und des dynamischen Vorhaltes
vornehmen und die Betriebsarten umschalten. Mit einer
zusätzlichen Erweiterung, und zwar einer Sensoreinrichtung
16, mit zugehöriger Elektronik 17 kann das Feuerleit
system auch für einen Kampf auf bewegte Ziele ausgelegt
werden. Die Sensoreinrichtung 16 schaltet ihre Daten
ebenso wie die Elektronik 17 auf den Datenbus 4. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann für die Sensor
einrichtung 16 ein Sensor in sogenannter "Strapdown-
Technologie" benutzt werden. Derartige Sensoren arbeiten
ohne aufwendige feinmechanische Konstruktionen, wie
Kardanrahmen, so daß sich mit einem derartigen Sensor
die Zahl der störanfälligen Komponenten reduziert.
Außerdem erlauben solche Sensoren ohne großen Aufwand
auch eine Auswertung der Lagesignale zum Berechnen von
Standorten sowie von Standortveränderungen. In bestimmten
Fällen ist es sogar möglich, einen zusätzlichen Navi
gationsrechner 18 mit zugehöriger Anzeige-und Bedien
konsole 19 einzusetzen. Auch dieser Rechner kann direkt
mit dem Datenbus 4 zusammenarbeiten.
Wie bereits erwähnt, ergibt sich durch den Einbau des
Rechners 15 der Vorteil einer Leistungssteigerung, und
zwar, um bei stehendem Panzerfahrzeug auf sich bewegende
Ziele schießen zu können. Durch die weitere Integration
von Trägheitssensoren in sogenannter "Strapdown-Technolo
gie" lassen sich vollstabilisierte Sichtgeräte hoher
Leistungsgüte sowie leistungsstarke Waffennachführanlagen
für den dynamischen Betrieb herstellen. Dabei bedeutet
der Einsatz von zwei Strapdown-Sensoren eine Redundanz
dieser Komponenten und damit eine Steigerung der Zu
verlässigkeit und der Genauigkeit für das Gesamtsystem.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten System handelt es sich
um ein Feuerleitsystem in seiner höchsten Ausbaustufe.
Dieses Feuerleitsystem ist durch eine Ladeelektronik 20
für eine Ladevorrichtung 21 und eine Fahrgestellel
ektronik 22 ergänzt. Auch diese Einheiten stehen mit dem
Datenbus in entsprechender Funktionsverbindung, wobei
der Datenbus 4 hier als Ringleitung ausgebildet ist.
Unterbrechungen im Datenbus 4 bedeuten daher noch keinen
Funktionsverlust. Koppeleinheiten 14 sorgen hierbei für
eine Erfassung von Fehlersignalen mit den dann notwendig
werdenden Unterbrechungen der Datenbusleitung 4 sowie
der Abtrennung fehlerhafter Teilsysteme. Auch die
Energieversorgung für die autonomen Teilsysteme erfolgt
über eine Ringleitung 23 aus einer Energieversorgungs
einheit 24, z.B. einer Generator-Batterie- Einheit.
Darüber hinaus sind Notkonsolen 25, 26 für den
Kommandanten und den Richtschützen sowie gegebenenfalls
für den Fahrer und den Ladekanonier Anzeige- und
Notkonsolen 27, 28 vorgesehen.
Für den Fall, daß eines der Teilsysteme 6, 7, 8, 15, 17, 20
oder 22 ausfällt, werden die verbleibenden Systeme
aufgrund der durch den Ausfall erzeugten Ausfallkriterien
programmgemäß auf einen stabilen Rückfallzustand geschal
tet. Dieser Zustand wird auf den Notkonsolen 25 bis 28
der Besatzung angezeigt. Die Besatzungsmannschaft hat
dann die Möglichkeit entweder die ausgefallenen Teil
systeme durch noch intakte Teilsysteme zu ersetzen oder
die ausgefallenen Funktionen durch manuelle Eingaben zu
ersetzen.
Das Feuerleitsystem der höchsten Leistungsstufe kann bei
einem Ausfall von Teilsystemen auch auf weniger leist
ungsfähige Leistungsstufen zurückgeschaltet werden oder
auf eine Notbetriebsart eingestellt werden. Das
Aufteilen eines Feuerleitsystemes in autonome Teilsysteme
bietet hierbei die Möglichkeit, verschiedene Waffen
systeme unter Verwendung gleicher Teilsysteme unter
schiedlich weit auszubauen, um z.B. bei hauptsächlich
aus dem Stand schießenden Panzerfahrzeugen auf die
Stabilisierung von Waffe und Zielgeräten zu verzichten,
dafür aber Lageinformationen im System zu verarbeiten.
Dagegen können bei einem während der Fahrt schießenden
Panzer die Stabilisierungssysteme nicht entbehrt werden.
Hier kann dagegen auf die Lageinformation verzichtet
werden.
Die Redundanz sowie eine unterschiedliche Ausstattung
der Feuerleitsyteme mit gleichen Teilsystemen kann auch
durch die Verwendung von Ringleitungen für die Informat
ionsübertragung sowie für die Energieversorgung erreicht
werden.
Claims (8)
1. Feuerleitsystem für eine Waffenanlage eines Panzer
fahrzeuges, insbesondere eines Kampfpanzers, mit
Sensoren zum Erfassen der zum Richten der Waffe
erforderlichen Bewegungs- und Positionsdaten, sowie
der Waffenanlage zugeordneten Zielgeräten, Bedienein
heiten, Ladegeräten und Elektroniken aufweisenden
Waffenricht- und Nachführgeräten, dadurch gekennzeich
net, daß das Feuerleitsystem aus autonom funktions
fähigen, über Schnittstellen miteinander in Verbindung
stehenden Teilsystemen (5,6,7) besteht, die beim
Ausfall in eine die Schnittstellen unterbrechende und
für eine Bedienung zugängliche Betriebsart umschalt
bar sind.
2. Feuerleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die autonomen Teilsysteme (5,6,7,8) durch einen
die Feuerleitdaten berechnenden und die Betriebsarten
steuernden Rechner (15) sowie einen digitalen Daten
bus (4) miteinander verknüpft sind.
3. Feuerleitsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Feuerleitsystem in seiner
Grundausstattung aus durch Winkelmeßketten miteinander
verknüpften Teilsystemen, wie einem mit einem
optischen Zielgerät (2) versehenen mechanisch/hydrau
lisch bzw. mechanisch/elektrisch antreibbaren Waffen
richtgerät (5) besteht, dem eine Zieloptik und eine
einen Servoregelkreis aufweisende Nachführelektronik
(3) mit einer das Nachführsignal differenzierenden
Stufe zugeordnet ist.
4. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Feuerleitsystem ein
externer Sensor (16) zum Einspeisen von Beschleunigungs-
Drehgeschwindigkeits- und Positionssignalen in den
Datenbus (4) zugeordnet ist.
5. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Feuerleitsystem
weitere autonome Teilsysteme, wie für Geschoßzuführung
(21,20) bzw. erfaßte Fahrgestelldaten (22) zugeordnet
sind.
6. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsysteme des
Feuerleitsystemes über eine Datenbus-Ringleitung mit
einander verknüpft sind und Einrichtungen zum Fest
stellen und Abtrennen der ausgefallenen Teilsysteme
vom Datenbus aufweisen.
7. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Daten des über die
Schnittstellen erfolgenden Datenaustausches beim Aus
fall eines Teilsystemes zum Verarbeiten durch eine
Bedienungsperson anzeigbar sind.
8. Feuerleitsystem nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie
versorgung der Teilsysteme über eine Ringleitung
erfolgt.
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