DE3642197A1

DE3642197A1 - Aktive Schutzpanzerung

Info

Publication number: DE3642197A1
Application number: DE19863642197
Authority: DE
Inventors: Peter Gregory Nr. Abergavenny Lloyd
Original assignee: Ferranti International PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 2009-02-26
Also published as: GB8618381D0; GB8531829D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzpanzerung, insbesondere für ein Militärfahrzeug, bestehend aus einer langgestreckten Schießvorrichtung, die einen Behälter für eine explosive Ladung bildet. Die Ladung ist durch eine Wand gegen einen Hohlraum getrennt, in welchem bei der Detonation der Ladung ein schichtförmiger Detonationsstrahl gebildet und längs einer Strahlungsausbreitungsebene ausgestoßen wird. In dem Hohlraum oder in einem getrennten Gehäuse sind Zielabtasteinrichtungen und Photodetektoren untergebracht, die ein flaches langgestrecktes Abtastfeld in der Strahlausbreitungsebene und ein Paar vorläufiger Abtastfelder erzeugen. Eine optische Strahlung wird in den Bereich der Felder emittiert und ein durch die Felder fliegendes Zielobjekt, das die Strahlung reflektiert, wird in den vorläufigen Abtastfeldern entdeckt, worauf eine Bestätigungseinrichtung betätigt wird, die die Annäherungsgeschwindigkeit bestimmt und dann durch die Erfassung des Zielobjekts in dem Hauptabtastfeld die Detonation der Schießvorrichtung bewirkt. Es kann eine Mehrzahl von Schießvorrichtungen an dem Fahrzeug montiert sein, um dieses gegen mehrere Richtungen zu schützen, oder es können mehrere Schießvorrichtungen in einem Magazin untergebracht sein für einen fortgesetzten Schutz in einer gegebenen Richtung, nachdem eine Schießvorrichtung detoniert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Schutzpanzerung für Gegenstände insbesondere aber nicht ausschließlich für Fahrzeuge, z. B. Militärfahrzeuge.
Gepanzerte Militärfahrzeuge sind im allgemeinen mit einer passiven Panzerung in Form von Panzerplatten versehen, die das Fahrzeug oder wenigstens einen Teil davon, in welchem die Besatzung, die Munition und ggf. die Antriebsmittel sich befinden, schützen.
Gegen solche gepanzerte Fahrzeuge wurden Waffen entwickelt, z. B. Geschosse, die eine kinetische Energie haben, sowie solche mit chemischer Energie, die die Panzerung durchbrechen können. Hiergegen hat man wiederum schwere Stahlplatten und Verbundwerkstoffe verwendet einschl. keramischen Materialien.
Die Bedrohung durch gegen gepanzerte Fahrzeuge gerichtete Angriffswaffen war bisher derart, daß man insbesondere die Vorderseite und die Seitenwände, z. B. bei einem Kampfpanzer besonders geschützt hat, während die Oberseite, die Unterseite und die Rückseite Schutz nur gegen Splitter-Waffen erhielten, z. B. gegen Artilleriegeschosse, Mörsergeschosse oder Handfeuerwaffen.
Auch bei begrenzter passiver Bewaffnung und bei Verwendung neu entwickelter leichterer keramischer Materialien haben Kampfpanzer nunmehr ein Gewicht erreicht, das ihre Verwendung oder ihren Transport auf üblichen Straßen in Friedenszeiten sowie über Brücken und ihre Wiederherstellung bei Beschädigung, in Friedenszeit oder im Krieg, sehr aufwendig machen, weshalb eine wesentliche Erweiterung einer solchen passiven Bewaffnung kaum möglich ist.
Ferner werden Waffen mit kinetischer Energie, wie Geschosse mit Verzögerungszündung oder Waffen mit chemischer Energie, wie z. B. eine geformte Ladung mit Quetschkopf häufig in Gefechtsköpfen von Geschossen oder Raketen verwendet, die das Fahrzeug überfliegen und den Gefechtskopf auf das Fahrzeug abwerfen.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft alle Arten solcher Angriffswaffen, ob sie abgeworfen werden oder fliegen, ob sie selbst angetrieben sind oder nicht, ob sie gesteuert oder ungesteuert sind, ob sie einen Sprengstoff enthalten oder einen separaten Gefechtskopf, sofern sie eine Bedrohung für ein Fahrzeug darstellen und sie werden nachfolgend allgemein als Angriffswaffe oder Angriffsgeschoß bezeichnet.
Es wurde vorgeschlagen, solche Angriffswaffen zu bekämpfen mittels einer aktiven Panzerung, welche die passive Panzerung ergänzt. Eine Form einer solchen aktiven Panzerung ist bekannt als "Blazer" und sie besteht aus Sprengstoff-Blöcken, die an der Außenseite des Fahrzeuges angeordnet sind. Wenn die Außenwand eines solchen Blockes verletzt oder aufgerissen wird, detoniert die Sprengstoffladung und lenkt eindringende Materialien oder Gase ab. Eine solche aktive Panzerung ist jedoch sehr schwer und massig. Ferner, wenn ein Sprengstoffblock detoniert ist, ist die Fahrzeugoberfläche an der Stelle durch weitere Angriffe verletzbar. Bei einer solchen Panzerung bleibt somit ein Loch zurück, weshalb sie sich nicht für mehrfachen Beschuß eignet. Andere aktive Panzerungen sind im wesentlichen selbständige Antigeschoß- oder Antiraketenwaffen, die in der Weise aktiv sind, als sie die Annäherung eines Geschosses oder einer Rakete messen mittels Sensoren, die um das Fahrzeug angeordnet sind und als Reaktion hierauf ein Geschoß gegen das anfliegende Geschoß abfeuern. Solche Systeme sind jedoch ebenfalls sehr komplex und teuer und sie haben mehrere Nachteile. Erstens sind die Sensoren separat von der Waffe angeordnet, wodurch der Sensoraufbau kompliziert wird, wenn ein erforderliches breites Blickfeld nahe beim Fahrzeug abgetastet werden soll. Zweitens muß die Waffe ein entsprechend breites Schußfeld haben, wodurch sie sehr komplex und anfällig wird. Ferner erfordert die Operation der Sensoren, die Auswertung ihrer Signale hinsichtlich des angreifenden Geschosses und die Steuerung des Verteidigungsgeschosses eine aufwendige zentrale Computerschaltung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Panzerung z. B. für ein Fahrzeug zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und wenigstens einige der bisherigen Nachteile vermeidet.
Nach der Erfindung umfaßt eine aktive Panzerung wenigstens eine langgestreckte Schießvorrichtung, die sich längs wenigstens eines Teils einer Wand des Fahrzeuges erstreckt, wobei jede Schießvorrichtung einen langgestreckten geformten mit einer Ladung versehenen Gefechtskopf aufweist zur Erzeugung eines Detonationsstrahles aus Ladungsprodukten, der sich wenigstens in Längsrichtung der Schießvorrichtung und in einer Richtung im wesentlichen quer zur Ladungslängsrichtung erstreckt und dadurch eine Strahlprojektionsebene definiert, ferner mit Sensoren, die auf die Erfassung von Parametern ansprechen, welche ein das Fahrzeug bedrohendes Ziel anzeigen und im wesentlichen in der Bahn des Strahles liegen, um eine Zündung des Gefechtskopfes zu bewirken.
Die Ziel-Meßeinrichtung arbeitet vorzugsweise durch Bildung elektromagnetischer Strahlungsfelder und in der Beschreibung wird die Bezeichnung "optische Strahlung" verwendet zur Bezeichnung einer elektromagnetischen Strahlung im sichtbaren oder nahen Infrarot-Gebiet des Spektrums und die Bezeichnung "thermische Strahlung" wird verwendet für elektromagnetische Strahlung im weiteren Infrarot-Teil des Spektrums. Strahlung aus anderen Teilen des Spektrums, beispielsweise im Mikrowellenbereich wird als solche bezeichnet, wobei Wellenlängen, die sich für besondere Beispiele oder Umstände eignen, bekannt sind oder ohne weitere Beschreibung bestimmt werden können.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
1a perspektivisch eine Schießvorrichtung einer aktiven Panzerung nach der Erfindung zeigt, wobei ihre Struktur als geformte Ladung und die Ausbildung eines plattenförmigen Strahles aus Verbrennungsprodukten bei der Detonation dargestellt ist.
1b zeigt einen Querschnitt durch die Schießvorrichtung nach 1a vor der Detonation.
2 zeigt perspektivisch ein gepanzertes Fahrzeug mit einer daran montierten Schießvorrichtung, wobei die Lage der Strahlausbreitungsebene und die Meßfilter dargestellt sind, die durch die Meßeinrichtungen in bezug auf die Strahlausbreitungsebene definiert werden.
3a zeigt im Schnitt eine Schießvorrichtung nach 1, wobei die Anordnung der optischen Elemente und Komponenten der Meßeinrichtung in einem den Strahl formenden Hohlraum dargestellt sind.
3b zeigt einen Längsschnitt durch die Schießvorrichtung nach 3a längs der Linie b-b, wobei die Bildung der Meßfelder (sensing fields) von einem einzigen Punkt aus gezeigt ist.
3c zeigt im Längsschnitt durch die Schießvorrichtung nach 3a eine alternative Anordnung der Meßfelder von einer Vielzahl von Punkten aus.
4a zeigt schematisch eine Schaltung der aktiven Panzerung, wobei im Detail die Meßeinrichtung gezeigt ist, die einer Schießvorrichtung zugeordnet ist.
4b zeigt in Form eines Fließdiagrammes die Verfahrensschritte bei der Definition eines variablen Detektor-Schwellwertes für die Meßeinrichtung von 4a aus gemessenen bzw. erfaßten Signale.
5a zeigt in Vorderansicht einen Panzer mit der Anordnung einer Mehrzahl von identischen Schießvorrichtungen als Schutz gegen Angriffswaffen aus verschiedenen Richtungen.
5b und 5c zeigen in Vorderansicht und in Draufsicht einen Panzer mit einer alternativen Anordnung von Schießvorrichtungen um den Umfang des Fahrzeugs zur Bildung einer Schutzzone, die das Fahrzeug umfaßt.
6a ist ein Längsschnitt durch eine Schießvorrichtung ähnlich 3b, wobei jedoch eine separate optische Strahlungsquelle und die Kopplung der Strahlungsquelle mit optischen Elementen in dem Hohlraum der Schießvorrichtung dargestellt ist.
6b zeigt schematisch die Zufuhr der optischen Strahlung an ein Vielzahl von Schießvorrichtungen von einer einzigen separaten Quelle aus über eine optische Leitung.
7a ist ein Schnitt durch einen Panzer und sie zeigt eine Gruppe identischer Schießvorrichtungen, die in der Art eines Magazins montiert sind, in welchem die Detonation einer dazu führt, daß die andere gefechtsbereit wird und dieselbe Region schützt.
7b zeigt schematisch eine Schaltung und die Verwendung von Signalen zur Bestimmung der Operation in der Magazingruppe nach 7a.
7c zeigt im Schnitt durch einen Panzer eine Gruppe von Schießvorrichtungen in einer anderen Magazinanordnung, bei der eine Schießvorrichtung in Arbeitsposition liegt und bei deren Detonation eine andere in die Arbeitsposition transportiert wird.
7d zeigt im Schnitt durch einen Panzer eine alternative Ausführungsform einer Magazinanordnung.
7e zeigt perspektivisch das Magazin nach 7d.
8a zeigt einen Längsschnitt durch eine aktive Panzerung nach einer alternativen Anordnung der optischen Meßelemente in einem Gehäuse, das an einem Ende des Hohlraumes befestigt ist.
8b zeigt im Querschnitt eine andere Ausführungsform einer aktiven Panzerung mit einer weiteren Anordnung der optischen Meßelemente in einem Gehäuse, das in der Mitte der langgestreckten Schießvorrichtung angebracht ist.
9a und 9b zeigen im Querschnitt und im Längsschnitt eine Schießvorrichtung ähnlich wie die 3a und 3b, wobei jedoch eine andere Anordnung der optischen Elemente der Meßeinrichtung gezeigt ist.
10 zeigt in Vorderansicht ein weniger gepanzertes Fahrzeug mit der Anordnung der aktiven Panzerung nach der Erfindung.
Die 1a und 1b zeigen eine langgestreckte Schießvorrichtung 10 mit einem zylindrischen Gehäuse 11 mit einem Teil 12, der eine Ladung eines Sprengstoffes 13 und einen Zünder 13' enthält, sowie mit einem Teil 14, der ein Gas, zweckmäßigerweise Luft enthält und einen Hohlraum bildet, der die Oberfläche der explosiven Ladung formt. Die beiden Teile 12 und 14 sind in Längsrichtung des Gehäuses durch eine zerbrechbare oder verdampfbare Auskleidung 15 aus Kupfer oder dgl. getrennt, die im Querschnitt eine etwa V-förmige Nut oder einen Hohlraum in der Explosionsladung bildet und eine Achse 16' definiert für die Explosionsprodukte der Ladung, welche Achse sich radial vom Gehäuse weg erstreckt.
Die Formgebung einer Ladung mit Hilfe eines ausgekleideten Hohlraums zur maßlichen Bestimmung der Verbrennungsprodukte bei einer Detonation ist an sich bekannt und der Hohlraum wird ein strahlformender Hohlraum genannt. Wenn der Hohlraum einen dreieckigen Querschnitt hat, ist die resultierende Explosion gerichtet und bildet einen Detonationsstrahl aus Ladungsprodukten, wobei Tropfen oder Bruchstücke des Auskleidungsmaterials radial aus dem Hohlraum heraus durch die Verbrennungsgase geschleudert werden. In der hier verwendeten langgestreckten Form wird z. B. der Sprengstoff an einem zentralen Punkt längs seiner Länge gezündet und die Schubwelle, die eine Detonation des Restes des Sprengstoffs verursacht, läuft von der Mitte nach außen, was zu einem gerichteten Strahl aus Ladungsprodukten in der bei 17 in 1a gezeigten Form führt, wobei der Strahl eine plattenförmige Gestalt hat mit einem pfeilförmigen Kopf in Bewegungsrichtung infolge der ersten Zündung in der Mitte der Stange und es wird eine Strahlprojektionsebene oder Strahlausbreitungsebene 16 definiert, in der die Strahlausbreitungsachse 16' liegt.
Die Ausdehnung des plattenförmigen Strahls in Bewegungsrichtung ist abhängig von Parametern des Sprengstoffmaterials und der Auskleidung, wie z. B. der Dicke oder der Ausbreitung des Strahls in einer Richtung quer zur Längs achse 18 des Gehäuses.
Das Gehäuse 11 kann aus einem billigen und leichten Metall, wie z. B. Aluminium, bestehen, wobei der Teil, der den Hohlraum überdeckt, mit einem Fenster versehen sein kann oder separat aus einem dünnen transparenten Kunststoffmaterial gebildet ist, um ein Fenster 19 zu schaffen, wie noch erläutert wird.
Eine aktive Panzerung nach der Erfindung hat wenigstens eine solche langgestreckte Schießvorrichtung, die längs eines Teils einer Wand des zu schützenden Körpers montiert ist und zu diesem Zweck kann ein Stützgestell 20 vorgesehen sein, das eine statische Abstützung und einen Schutz des Gehäuses und seiner explosiven Ladung gegen kleinere Stöße bildet und das außerdem ein Reaktionselement bei der Zündung der Ladung darstellt, welches das Fahrzeug und etwaige benachbarte Schießvorrichtungen gegen den Explosionsstoß schützt.
Die Wirkungsweise der aktiven Panzerung kann anhand von 2 erläutert werden, die eine Schießvorrichtung 10 des in 1 gezeigten Typs zeigt, die an der oberen Umfangswand eines Panzers 21 montiert ist und sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, wobei die Strahlausbreitungsebene 16 ebenfalls in Längsrichtung des Fahrzeugs verläuft, jedoch aufwärts vom Fahrzeug aus geneigt ist, um den Explosionsstrahl nach oben und über die Bahn eines Zielobjektes, z. B. eines das Fahrzeug bedrohenden Geschosses zu richten, das selbst über das Fahrzeug wegfliegt und die Längsachse der Schießvorrichtung kreuzt. Der Abstand von der Schießvorrichtung bis zu welchem der Explosionsstrahl zerstörend für solche den Panzer bedrohenden Objekte bleibt, ist in der Praxis begrenzt durch die verwendete Ladung auf einige zehn Meter, er umfaßt jedoch den Höhenbereich, innerhalb welchem ein selbständig geführtes oder ungeführtes Geschoß, das den Panzer treffen soll oder über ihn hinwegfliegen soll, um einen Gefechtskopf abzuwerfen, sich wahrscheinlich nähert. Jedes solche aus der Luft kommende Objekt innerhalb dieses Höhenbereiches, das die Geschwindigkeit oder andere Charakteristiken eines Geschosses oder Objektes hat, das für das Fahrzeug bedrohlich sein kann, wird generell als bedrohliches Geschoß und damit als Angriffsziel betrachtet.
Um die Schießvorrichtung zu zünden, wenn ein solches Zielobjekt sich in der Bahn des ausgestoßenen Strahles befindet, ist die aktive Panzerung mit einem Zielerfassungs-System versehen, das Parameter erfaßt, die ein Anzeichen für ein bedrohendes Geschoß in dieser Bahn darstellen, um die Zündung einzuleiten.
Die Bahn des Strahles, wenn er zerstörend für ein Angriffsobjekt ist, liegt in der Strahlausbreitungsebene 16 und kann die Form haben, wie durch gestrichelte Linien 22 in 2 gezeigt ist, d. h. der Strahl erstreckt sich in Richtung der Länge der Schießvorrichtung und in einer Richtungs längs der Ausbreitungsachse 16' innerhalb des Höhenbereiches potentieller Zielobjekte (d. h. Angriffsgeschosse), jedoch begrenzt auf eine dünne Schicht in Querrichtung, in der angenommen wird, daß das Zielobjekt wenigstens eine Bewegungskomponente hat und in welcher Richtung sich der Körper des Geschosses erstreckt. Wenn die Schießvorrichtung gezündet wird und irgendein Teil des Zielobjektes sich in dem laminaren Bereich 22 befindet, wird dieses beschädigt, wobei eine maximale Wirkung erreicht wird, wenn die Schießvorrichtung detoniert, wenn der Gefechtskopf des Zielobjektes, d. h. des angreifenden Geschosses sich in dem laminaren Bereich befindet.
Die Zielabtasteinrichtung umfaßt einen Detektor, der ein Paar vorläufige elektromagnetische Strahlungsabtastfelder definiert oder begrenzt, die mit 23 und 24 bezeichnet sind und von denen jedes in Längsrichtung der Schießvorrichtung ausgedehnt ist, ist jedoch wie der laminare Bereich 22 schmaler in einer Richtung quer zur Längsrichtung, wobei diese Felder in dieser Querrichtung voneinander und von der Strahlausbreitungsebene 16, d. h. dem laminaren Bereich 22, einen Abstand haben.
Jedes der beiden Felder hat zur Folge, daß ein potentielles Zielgeschoß, das durch das Feld läuft, erfaßt wird und eine sukzessive Erfassung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls durch die Felder, deren relative Positionen bekannt sind, ergibt ein Anzeichen für ein potentielles Ziel, das sich mit der Geschwindigkeit eines Geschosses bewegt und zu einer vorläufigen Erfassung führt.
Die Zielerfassungs- oder Abtasteinrichtung hat ferner eine Zielbestätigungs-Einrichtung, die in Reaktion auf die vorläufige Erfassung bestätigt, daß das potentielle Ziel tatsächlich die Eigenschaften eines Zielgeschosses hat, und zwar durch Abtasten einer anderen Strahlung.
Durch Speicherung von Daten, die sich auf die Größenordnung der Höhe des Zielgeschosses und die Positionszusammenhänge zwischen den vorläufigen Abtastfeldern und der Strahlausbreitungsebene 16 in einer Triggerschaltung beziehen, kann diese Triggerschaltung eine Schätzung der Zeitverzögerung von der vorläufigen Erfassung an geben, bis das Zielgeschoß oder ein geeigneter Teil von ihm im Bereich eines Gefechtskopfes die Strahlausbreitungsebene erreicht, wobei nach dieser Verzögerung die Ladung detoniert.
Vorzugsweise wird die Triggerschaltung, die in der Zielerfassungs-Schaltung enthalten ist, verwendet, um ein Trigger-Abtastfeld 25 im Bereich bzw. in der Umgebung der Strahlausbreitungsebene zu definieren bzw. zu begrenzen, das sich in Längsrichtung der Schießvorrichtung erstreckt jedoch schmaler quer zur Längsrichtung und zur Strahlausbreitungsrichtung ist, d. h. es entspricht im wesentlichen dem laminaren Bereich 22, dem der ausgestoßene Strahl folgt. Das Trigger-Abtastfeld wird benutzt, um den Durchgang eines bestätigten, vorläufig erfaßten Zielgeschosses zu erfassen und es bewirkt eine Explosion der Ladung zu dem Zeitpunkt, wenn das Zielgeschoß sich tatsächlich im Weg des ausgestoßenen Strahles befindet und es ist unabhängig von der Zeit der vorläufigen Erfassung, d. h. unabhängig von der Geschoßgeschwindigkeit, dem Positionszusammenhang zwischen den vorläufigen Abtastfeldern und der Strahlausbreitungsebene und etwaigen Zusammenhängen zwischen den beiden, wie z. B. der Höhe des Zielgeschosses.
Eine Ausführungsform der Zielabtasteinrichtung wird im Detail anhand der 3a und 3b erläutert, welche im Querschnitt und im Längsschnitt die Schießvorrichtung 10 nach 2 zeigen.
Die Zielabtasteinrichtung ist innerhalb der den Strahl formenden Ausnehmung 14 untergebracht, sie hat optische Elemente, von denen einige an der transparenten oder mit Fenster versehenen Abdeckung 19 angebracht sein können.
Die vorläufige Abtasteinrichtung hat wenigstens einen Sender 26 für optische Strahlung, z. B. einen Halbleiter-Laser, der an der Abdeckung 19 angebracht ist und Strahlungsimpulse im nahen Infrarot-Bereich des Spektrums emittiert. Mit dem Sender sind optische Elemente konventioneller Art gekoppelt, wie z. B. eine zylindrische plan-konkave Linse 26₁ und ein zylindrischer konkaver Spiegel 26₂ zur Formung der emittierten Strahlung in einen divergenten Strahl, der durch die Grenzlinien 27 begrenzt ist. Die Krümmungen der Linse 26₁ und des Spiegels 26₂ liegen in orthogonalen Ebenen, so daß der ausgesendete Strahl ungleich divergent in Richtung der Längsachse der Schießvorrichtung und quer hierzu ist. Die Divergenz ist größer in Richtung der Längsachse, wie 3b zeigt, um einen Bereich oberhalb der Schießvorrichtung zu beleuchten, der gleich ausgedehnt mit der Länge der Schießvorrichtung ist, d. h. in der Bahn des ausgestoßenen Strahles. Die Divergenz des Strahles durch den Spiegel wird bewirkt, indem dieser näher beim Spiegel als seine Brennweite angeordnet wird. Der gesendete Strahl ist in geringerem Maß divergent in Querrichtung und beleuchtet eine Region 27' in der Umgebung der Bahn des ausgestoßenen Sprenstoff-Strahles und diese Bahn vorzugsweise mit umfassend, sowie einen Bereich 27'', der hiergegen in einer Richtung versetzt ist, aus der die Annäherung eines bedrohlichen Geschosses erwartet werden kann, wobei diese Richtung üblicherweise die Anflugrichtung genannt wird.
Die vorläufige Abtasteinrichtung kann ferner eine vorläufige Strahlungsabtasteinrichtung umfassen, die wenigstens zwei Photo-Dioden-Detektoren 28, 29 für optische Strahlung der Wellenlänge hat, die vom Sender 26 emittiert und durch ein den Strahl schneidendes Objekt reflektiert wird. Jeder Detektor empfängt Strahlung über eine die optische Strahlung eingrenzende Einrichtung, welche für jeden Detektor 28, 29 ein Blickfeld umgrenzt, das entsprechend ein vorläufiges Abtastfeld 30, 31 enthält.
Jedes vorläufige Abtastfeld ist divergent in Längsrichtung der Schießvorrichtung und es entspricht im Ausmaß im wesentlichen dem des ausgesendeten Strahles 27 (3b), jedoch durch die optischen Elemente in Querrichtung eingegrenzt, so daß ein plattenförmiger oder laminarer Bereich gebildet wird, der in dieser Querrichtung gegen das andere vorläufige Abtastfeld und der Achse des Sprenstoffstrahles, d. h. in Richtung der Bahn eines Angriffsgeschosses, versetzt ist.
Die Strahlungs-Begrenzungseinrichtung hat zweckmäßigerweise eine zylindrische plan-konkave Linse 32 derselben Form wie die Linse 26₁ und den zylindrischen konkaven Spiegel 26₂ , wobei die Detektoren von dem Spiegel einen Abstand in dessen Brennweite haben, um die im wesentlichen parallelseitigen Blickfelder in dieser Richtung zu begrenzen. Wenn die Strahlungsquelle und die Detektoreinrichtung ausreichend nahe beieinander liegen, können die separat dargestellten Linsen 26₁ und 32 gemeinsam benutzt bzw. durch ein einziges, jedoch ggf. größeres Element ersetzt werden.
Wenn der Sende-Strahl 27 und/oder die Abtastfelder 30, 31 eine zu große Divergenz umfassen zum Aufrechterhalten der Empfindlichkeit der Abtastung, oder wenn ein Bereich nahe der Schießvorrichtung vom Strahl oder dem Blickfeld ausgenommen ist, so kann eine Mehrzahl von Sendern und/oder Abtaststellen in Abständen in Richtung der Längsachse der Schievorrichtung vorgesehen werden, d. h. längs des Hohlraumes 14, wie bei 33₁ bis 33₄ in 3c gezeigt ist, wobei die Begrenzungen der Felder durch die Linien 34₁ bis 34₄ entsprechend angegeben sind.
Wenn jedes Abtastfeld durch eine Mehrzahl von sich überlappenden Blickfeldern definiert ist, so ist zweckmäßigerweise jedem ein separater Strahlungsdetektor zugeordnet, wobei die Signalausgänge der Detektoren für jedes Feld parallel sind.
Wenn der gesendete Strahl aus Strahlungskomponenten von einer. Vielzahl von Punkten gebildet wird, können separate Halbleiter-Laser-Strahlungsquellen verwendet werden, die synchron gepulst sind, oder wegen der Kosten einer solchen Strahlungsquelle, kann eine einzige Quelle 35 verwendet werden, wie in 3c gezeigt ist, deren Strahlung längs des Hohlraumes 14 kanalisiert ist zu teilweise durchlässigen Spiegelelementen 36₁ bis 36₄ , die bezüglich dieser Punkte so angeordnet sind, daß sie die Strahlung in strahlformende Elemente richten, welche aus den zylindrischen plan-konkaven Linsen 37₁ bis 37₄ , die der Linse 26₁ entsprechen, jedoch einen kleineren Divergenzwinkel haben, und den Spiegel 26₂ umfassen. Die teilweise durchlässigen Spiegelelemente haben Übertragungsfaktoren, die mit dem Abstand von der Strahlungsquelle abnehmen, beispielsweise überträgt der Spiegel 36₁ 75% der Strahlung, der Spiegel 36₂ 66%, der Spiegel 36₃ 50% und der Spiegel 36₄ 0%, wodurch jeder Strahl der umgelenkten Strahlung ein Viertel des Laserausgangs umfaßt.
4a zeigt schematisch eine Schaltung 40 der Zielabtasteinrichtung, wobei die optische Strahlung durch einen Zug von Strahlungsimpulsen gebildet wird, die vom Sender 26 emittiert werden, der in Form einer Halbleiter-Diode 26' ausgebildet ist, die durch einen Impulsgenerator 41 angesteuert und wenn gewünscht durch einen zentralen Taktgeber 42 synchronisiert wird. Die der vorläufigen Detektoreinrichtung zugeordnete Schaltung ist bei 43 dargestellt. Ein optischer Detektor 28 liefert elektrische Signale, die auf die empfangene Strahlungsstärke im vorläufigen Abtastfeld 30 bezogen sind, an einen Verstärker 44, dessen Signale über ein Hochpaß-Filter 45 an eine Diskriminator- und Schwellwertschaltung 46 gegeben werden. Das Hochpaßfilter entfernt im wesentlichen alle Umgebungsstrahlung, außer derjenigen der ausgesendeten Impulse.
Die Schwellwertschaltung 46 hat einen einfachen Wechselstrom-gekoppelten Impulsdetektor, wie z. B. einen Schmitt-Trigger, wie an sich bekannt und erfordert keine weitere Beschreibung.
Die Diskriminierschaltung hat ebenfalls einen Schwellwertkreis, durch den der empfangene Signalimpuls erfaßt wird, d. h. der Schmitt-Trigger wird nur betätigt, wenn der Impuls einen Amplitudenschwellwert übersteigt, welcher in den Schaltkreis durch eine externe, über eine Leitung 46₁ angelegte Spannung eingegeben ist, wobei eine solche Schwellwertschaltung ebenfalls konventionell aufgebaut ist. Die Schaltung 46 arbeitet, indem ein Ausgangs-Pegel zwischen zwei Werten umgeschaltet wird, wenn ein Impuls einer optischen Strahlung empfangen wird, dessen elektrisches Analog den durch die Schwellwert-Schaltung eingestellten Pegel übersteigt. Der Ausgang der Diskriminier- und Schwellwertschaltung 46 ist an einen Start-Eingang 47₁ eines Zählers 47 gelegt, der hierauf Taktimpulse mit vorgegebener Rate zählt, die intern oder durch den Taktgeber 42 erzeugt werden. Der Zähler hat eine Anzahl von Stufen und parallelen Ausgängen 47₂ , welche die Höhe der Zählung anzeigen durch den Zustand dieser Stufen, wobei die parallelen Ausgänge an einen Komparatorkreis 47₃ gelegt sind, an den entsprechende binäre Eingänge 47₄ , die eine Zählungs-Grenze definieren, angelegt werden von Zahlbegrenzungsschaltern 47₅ . Die Zahlbegrenzung und die gezählte Taktimpulsrate definieren ein vorgegebenes Zeitintervall. Der Komparator 47₃ liefert normalerweise ein Zustands-Ausgangssignal über eine Ausgangsleitung 47₆ bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Zählungs-Pegel den eingestellten Wert erreicht hat, worauf er seinen Zustand ändert. Der Komparator-Ausgang bildet einen Eingang zu einem Zwei-Eingangs-UND-Gatter 47₇ .
Der optische Detektor 29 liefert Signale an einen entsprechenden Verstärker 44', ein Hochpaß-Filter 45' und eine Diskriminier- und Schwellwertschaltung 46', deren Ausgang an einen Stop-Eingang 47₈ des Zählers 47 geschaltet ist und die Zählung anhält und außerdem eine Rückstellung bewirkt, wenn erwünscht. Das Stop-Signal des Schaltkreises 46' wird auch an den anderen Eingang des UND-Gatters 47₇ gelegt.
Im Betrieb werden die Schwellwerte der Schaltkreise 45 und 45 so eingestellt, daß jede gesendete optische Strahlung, die von Quellen in der Umgebung innerhalb der vorläufigen Abtastfelder 30, 31 reflektiert wird, die Diskriminier- und Schwellwertschaltungen nicht veranlassen, ein Signal abzugeben.
Wenn ein potentielles Zielobjekt innerhalb des Abtastfeldes 30 erscheint und einen erhöhten Pegel an gepulster optischer Strahlung zurückwirft, wird durch einen Ausgang der Schaltung 46 der Zähler eingeschaltet, womit das vorgegebene Zeitintervall beginnt und der Komparator 47₃ gibt ein Signal über die Leitung 47₆ wodurch ein Eingang des Tores 47₇ angesteuert wird. Wenn das potentielle Zielobjekt danach in das vorläufige Abtastfeld 31 innerhalb des vorgegebenen Zählungsintervalls eintritt, hält der Ausgang des Schaltkreises 46' den Zähler an und stellt ihn zurück und liefert den zweiten Eingang zum UND-Gatter 47₇ , das darauf einen Ausgang oder ein vorläufiges Detektorsignal bei 48 abgibt.
Eine solche Situation kann eintreten, wenn ein Objekt mit hoher Geschwindigkeit durch die vorläufigen Abtastfelder fliegt.
Wenn ein potentielles Zielobjekt innerhalb des Abtastfeldes 31 erscheint, das ist dasjenige, das näher an der Strahlausbreitungsachse liegt, ehe es im Abtastfeld 30 erscheint, gibt ein Ausgang des Diskriminier- und Schwellwertschaltkreises 46' ein Stop-Signal an den Zähler vor dem Start-Signal und das Gatter 47₇ wird nie geöffnet, trotz eines nachfolgenden Beginns der Zählung und es wird kein vorläufiges Detektorsignal erzeugt. Wenn nachfolgend auf die Erzeugung eines Zähler-Start-Signals kein Stop-Signal innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls festgestellt oder erfaßt wird, erreicht der Zähler die Komparatoreinstellung und das Signal von diesem auf der Leitung 47₆ ändert den Zustand und schaltet des Tor 47₇ für jeden folgenden Ausgang vom Detektor 29 ab.
Die Zielabtasteinrichtung hat ferner eine Ziel-Bestätigungseinrichtung 50, die eine Mikrowellen-Radaranordnung umfaßt, von der eine zweckmäßige Schaltungsausführung in 4a dargestellt ist.
Die Radaranordnung umfaßt einen Dioden-Oszillator 51, der durch den Ausgang der vorläufigen Abtasteinrichtung angesteuert wird, um eine Mikrowellenstrahlung in Richtung eines sich nähernden Zielgeschosses zu emittieren unter Einschluß der vorläufigen Abtastfelder. Ein Misch-Dioden-Empfänger 52 ist so angeordnet, daß er Mikrowellenstrahlung empfängt und zwar sowohl direkt emittierte Strahlung als auch von einem Objekt innerhalb des emittierten Strahlungsfeldes reflektierte Strahlung, wobei diese Misch-Diode ein Signal erzeugt, das moduliert ist entsprechend einer Doppler-Verschiebung in der reflektierten Strahlungsfrequenz aufgrund eines sich nähernden reflektierenden Objektes. Die Misch-Diode gibt das empfangene Signal an ein Tiefpaßfilter 53, das ein alternierendes Signal mit der Modulations- oder Doppler-Frequenz erzeugt und dieses alternierende Signal wird in einen Zug von Impulsen entsprechender Wiederholungsfrequenz durch einen Schmitt-Trigger oder einen anderen begrenzenden Rechteckumformer 54 umgeformt und die Impulse werden an den Zähler 55 gegeben.
Der Zähler 55 hat einen Steuereingang 56 an den ein Steuersignal für ein vorgegebenes Intervall gegeben wird, nachdem die Bestätigungsschaltung angesteuert worden ist, beispielsweise durch einen monostabilen Kreis 57, der in einen instabilen Zustand über diese voreingestellte Periode durch das vorläufige Detektorsignal erregt worden ist.
Der Zähler 55 erzeugt einen Ausgang bei 58, wenn er eine entsprechende Anzahl von Impulsen in dem vorgegebenen Intervall gezählt hat, d. h. wenn die Radarvorrichtung eine Reflexion von einem potentiellen Zielobjekt festgestellt hat, das sich mit ausreichend hoher Geschwindigkeit nähert, um eine Doppler-Verschiebung zu erzeugen, welche die Zähler-Grenzzahl der Oszillatoren innerhalb des vorgegebenen Intervalls hat.
Die Bestätigungsschaltung hilft, ein massives Objekt von anderen Körpern zu unterscheiden, die eine optische Strahlung an die vorläufige Abtastschaltung reflektieren können, darüber hinaus eliminiert sie aber auch Objekte, die wahrscheinlich keine Zielobjekte sind und zwar auf der Basis der Annäherungsgeschwindigkeit.
Wegen des breiten Winkels der Strahlungsemission einer solchen Radareinrichtung und weil daher die Notwendigkeit einer mehr als groben Ausrichtung der Schießvorrichtung nicht gegeben ist, kann sie am Fahrzeug separat von der Schießvorrichtung montiert werden und damit gegen eine Zerstörung bei der Detonation geschützt werden, obwohl die einfache Art einer solchen Anordnung sie billig genug macht, um sie in der Schießvorrichtung einzubauen, wenn dies wichtig oder gewünscht ist.
Wie 3a zeigt, umfaßt die Zielabtasteinrichtung ferner eine Triggerschaltung 60 mit einer optischen Strahlungsquelle, die zweckmäßigerweise durch den gepulsten Sender 26 gebildet wird, der einen Bereich 27' belichtet, einschließlich der Umgebung der Strahlausbreitungsebene 16. Die Triggerschaltung hat ferner einen Detektor 61 für optische Strahlung der zweckmäßigerweise in der Ausnehmung 14 der Schießvorrichtung untergebracht ist und die Form eines Photo-Dioden-Detektors und optischer Elemente haben kann, entsprechend denjenigen, die die primären Abtastfelder bilden, jedoch fluchten mit der Strahlausbreitungsebene 16, um ein Trigger-Abtastfeld 63 zu definieren bzw. zu umgrenzen. Wie 4a zeigt, erzeugt der optische Strahlungsdetektor 61 elektrische Signale, die, wie diejenigen, die von den Detektoren 28, 29 erzeugt werden, über einen Verstärker 64 an einen Diskriminier- und Schwellwertkreis 65 gelegt werden, wobei der Schwellwert durch einen Eingang bei 66 eingestellt wird.
Ein Ausgang von dem Diskriminier- und Schwellwertkreis 65, der den Empfang eines reflektierten optischen Impulses über dem Schwellwert anzeigt, veranlaßt einen Schalter 67 (latch) sein Niveau zu ändern. Ein Zwei-Eingangs-UND-Gatter 68 empfängt Eingänge vom Schalter 67 und vom Ausgang 58 der Bestätigungsschaltung 50 und es selbst erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Bedingung eingetreten ist, daß ein bestätigtes Zielgeschoß in das Triggerabtastfeld eingetreten ist und sich daher im Weg eines von der Schießvorrichtung ausgestoßenen Explosionsstrahles befindet. Der Ausgang des Gatters 68 wird an eine Sicherheits- und Zündschaltung 70 gelegt, die später noch beschrieben wird, und wenn deren Bedingungen erfüllt sind, wird ein Zündsignal an den Zünder 13' gelegt.
Die Detektorschwellwerte, die in einem oder allen der Diskriminator- und Schwellwertschaltungen 45, 45' und 65 eingestellt sind, können manuell vor dem Betrieb oder während des Betriebs durch Fernsteuerung eingestellt werden. Vorzugsweise werden die Schwellwerte jedoch automatisch eingestellt als Funktion der empfangenen Signalpegel durch eine Monitorschaltung 71, d. h. sie werden adaptiv eingestellt. Irgendeine Feststellung oder Erfassung eines potentiellen Zielgeschosses durch die vorläufige Detektoreinrichtung oder Abtasteinrichtung veranlaßt die Bestätigungsschaltung, eine Mikrowellenstrahlung auszusenden. Obwohl die vorläufige Detektorschaltung eine optische Strahlung kontinuierlich aussendet, wird diese viel weniger wahrscheinlich von einem gegnerischen Warnsystem entdeckt als die Mikrowellen-Radarstrahlung. Es ist daher wünschenswert, daß die Bestätigungsschaltung nicht zu häufig durch ungewollte oder unechte Entdeckungen (detections) angesteuert wird. Die Schwellwertschaltung kann so ausgebildet sein, daß sie solche ungewollte Ansteuerung der Bestätigungsschaltung minimalisiert, indem ein Schwellwert gewählt wird, der ausreichend über dem Umgebungsniveau liegt, so daß er vernünftigerweise nur durch einen relativ nahen Körper mit guten optischen Reflexionseigenschaften überschritten wird oder durch eine Monitorbetätigung der Bestätigungsschaltung, auf welche keine Zündung folgt, wobei für jede der Pegel des Schwellwertes erhöht wird, bis ein solches Ansprechen (response) eliminiert ist. Um die Schwellwerte entsprechend einer solchen falschen Triggerung der Bestätigungsschaltung einzustellen, empfängt die Monitorschaltung vorläufige Detektorsignale über eine Leitung 72 von der vorläufigen Strahlungs-Detektorschaltung und über eine Leitung 73 vom Ausgang 58 der Bestätigungsschaltung, wobei diese Signale an einen Analog/Digital-Wandler 74 gelegt werden, von welchem digitierte Darstellungen dieser vorläufigen Detektor- und Bestätigungssignale als Eingang an einen digitalen Prozessorkreis gelegt werden, der zweckmäßigerweise ein geeignet programmierter Mikroprozessor 75 sein kann.
Der Prozessor spricht auf jedes vorläufige Erfassungssignal oder Detektorsignal an, das auch die Bestätigungsschaltung triggert, um zu bestimmen, ob ein Bestätigungssignal innerhalb einer kurzen Zeitspanne erzeugt worden ist, was ein Anzeichen für eine vorläufige Erfassung bzw. Entdeckung eines wirklichen Ziels ist. Wenn die vorläufige Entdeckung nicht bestätigt wird, wird der Schwellwert erhöht und es wird ein neuer Pegel über einen Digital/Analog-Wandler 75 an die Schwellwerteinstelleingänge 46₁ der Schaltung 46 und an die entsprechenden Schwellwerteinstelleingänge 46'₁ und 66 gegeben.
Wenn nach einer Folge von Überwachungsoperationen die vorläufige Detektorschaltung (d. h. die Schaltung für die vorläufige Erfassung oder Entdeckung eines Ziels) weiterhin die Bestätigungsschaltung falsch triggert, obwohl der Schwellwert einige Male erhöht worden ist, ggf. auf eine vorgegebene praktikable Grenze des Schwellwertes, dann schaltet der Monitor-Prozessor die vorläufige Detektorschaltung als fehlerhaft ab, um die weiteren optischen und Raderemissionen zu sperren.
Ein Beispiel eines solchen Algorithmus für die Bestimmung eines Schwellwertes, mit dem der Prozessor arbeitet, ist in dem Flußdiagramm von 4b gezeigt. Die Verfahrensschritte sind durch die Blöcke der Figur angegeben und erfordern keine weitere Beschreibung hinsichtlich der Verarbeitung der Algorithmus-Schritte oder ihrer Ausführung in dem Prozessor.
Die Schwellwertschaltung kann ferner einen Monitor umfassen, der im Prozessor 75 enthalten ist, um die Stärke der reflektierten optischen Strahlungsimpulse zu überwachen, die kontinuierlich durch das Filter gehen oder für eine genügend lange Dauer, um Störungen auszuschließen infolge der Anwesenheit eines sich schnell bewegenden potentiellen Ziels, um einen Umgebungs-Pegel zu bestimmen, oberhalb welchem zusätzliche Reflexionen von einem potentiellen Ziel zu erwarten sind.
Ein solcher Pegel kann bestimmt werden, einfach durch Bezugnahme auf einen Durchschnittspegel aus einer Anzahl von unmittelbar vorhergehenden Impulsen oder durch überwachen der Weise, in welcher die Impuls-Pegel mit der Zeit variieren, um eine Änderung des Pegels reflektierter sogenannter Umgebungsimpulse vorwegzunehmen, um mit maximaler Empfindlichkeit jede plötzliche Änderung zu erfassen, die eine Folge der Erscheinung eines potentiellen Zielobjektes ist. Der Prozessor 75 erzeugt ein kontinuierlich aufdatiertes Schwellwert-Pegel-Einstellsignal zum Einstellen der Schwellwertschaltkreise.
Die Zielabtastschaltung, wie oben beschrieben, stellt eine Ausführungsform dar, bei der Detektorschaltungen in Kombination verwendet werden, um eine vorläufige, eine bestätigte und eine geschaltete Erfassung oder Entdeckung eines Ziels innerhalb der hierfür definierten Felder erreicht wird. Alternative und weitere Kombinationen können benutzt werden.
Die vorläufige optische Erfassungsschaltung oder Abtastschaltung, wie sie anhand von 3a beschrieben wurde, kann ein weiteres Paar von vorläufigen Detektoren 77, 78 haben, denen jeweils optische Elemente zugeordnet sind, die ein weiteres Paar von vorläufigen Abtastfeldern bilden, die durch gestrichelte Linien 79, 80 dargestellt sind, jedoch geneigt bezüglich der Strahlausbreitungsebene 16 auf der entgegengesetzten Seite des Paares 30, 31. Einer oder mehr separate optische Strahlungssender können verwendet werden zusätzlich zu der oder den Strahlungsquellen, die das Feld 27 erzeugen oder vorzugsweise kann dasselbe divergierende belichtete Feld eine höhere Divergenz in der Richtung normal zur Strahlausbreitungsebene erhalten, um beide Paare der vorläufigen Abtastfelder zu erfassen, wie durch die strichpunktierten Umgrenzungen 81 dargestellt ist.
Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft für schmale Gegenstände bzw. Fahrzeuge und/oder wenn der verfügbare Platz auf den Außenseiten zur Montage von mehr als einer Schießvorrichtung begrenzt ist, jedoch für maximalen Wirkungsgrad es erforderlich ist, die Explosionsstrahlausbreitungsebene im wesentlichen vertikal nach oben zu richten.
Im allgemeinen wird vorgezogen, die Strahlausbreitungsebene relativ zur Vertikalen in der Richtung einer angenommenen Bedrohung durch Geschosse zu neigen und dies ist einfach erreichbar durch geeignete Anordnung der Schießvorrichtung um ihre Längsachse. Um eine vorläufige Entdeckung und Erfassung für bedrohliche sich annähernde Geschosse aus Richtungen auf beiden Seiten der langgestreckten Achse zu erhalten, kann ein Paar identischer Geräte 10 vorgesehen sein, jedes mit einem einzigen Paar von vorläufigen Abtastfeldern 30, 31, die Rücken an Rücken oder gegenparallel angeordnet werden können, wie im Querschnitt in 5a gezeigt ist.
Wenn die Schußvorrichtungen die obere Fläche eines Kampfpanzers 21' schützen, kann es zweckmäßig sein, die Rücken an Rücken angeordneten Schußvorrichtungen im Abstand voneinander auf entgegengesetzten Seiten des Panzers zu montieren, wie die 5b und 5c zeigen, wodurch praktisch ein Schutz erreicht wird gegen eine Annäherung aus jeder Richtung auf den Bereich zu, der das Fahrzeug enthält.
Außer der Anzahl und der Anordnung der vorläufigen Abtastfelder können andere Variationen innerhalb der Abtastfelder vorgesehen werden.
Beispielsweise können die Bestätigungsschaltungen eine Mikrowellen-Radareinrichtung enthalten, anders als das einfache Doppler-System, das oben beschrieben wurde, oder sie können eine andere Strahlung verwenden. Die Bestätigungsschaltung kann mit thermischer Strahlung arbeiten, wobei eine thermische Energie gemessen wird, die von einem vorläufig entdeckten Objekt abgestrahlt wird, mit Hilfe eines Paares pyroelektrischer Detektoren, die ein Paar Abtastfelder definieren, in der Art der optischen vorläufigen Abtastfelder 30 und 31 nach 3, zwischen den vorläufigen Abtastfeldern und der Strahlausbreitungsebene, und die auf aufeinanderfolgende Erfassungen innerhalb eines vorgegebenen Intervalls ansprechen und eine Bestätigung geben entsprechend der Geschwindigkeit des festgestellten Objektes. Die Methoden zur Feststellung aufeinanderfolgender, plötzlicher Zunahmen der pyroelektrischen Detektorsignale und ggf. ein Vergleich dieser mit einem Schwellwert ist direkt vergleichbar mit den oben für die vorläufigen Detektorschaltungen 43 beschriebenen und erfordert keine weitere Beschreibung. Unterschiedlich ist, daß unterschiedliche Materialien für die optischen Elemente erforderlich sind, z. B. Germanium für die Linsen, und daß die Ansprechzeiten der pyroelektrischen Detektoren wenigstens im Augenblick um einiges langsamer sind als photoelektrische Detektoren und daß schnelle Strahlungspegeländerungen, die charakteristisch für ein Angriffsgeschoß sind, möglicherweise schwierig zu erkennen sind.
Bei den thermischen Abtastschaltungen und Abtastfeldern müssen die Komponenten entsprechend ähnlich und bezüglich der Strahlausbreitungsebene und den optischen Komponenten angepaßt sein und damit spezifisch für jede Schießvorrichtung. Die Verwendung teurer Materialien als Strahlungsbegrenzungselemente bedingt jedoch höhere Kosten als die einfachen und unkritischen Radareinrichtungen, sie haben jedoch den Vorteil, daß sie keine unerwünschte Emission von Strahlung bedingen, die von einem Gegner feststellbar oder erfaßbar ist.
Wenn eine solche thermische Strahlung verwendet wird, und ein Paar thermischer Strahlungsabtastfelder definiert werden, ist es möglich, daß die thermische Detektorschaltung die vorläufige Detektorschaltung mit umfaßt, einschließlich des Paares von Abtastfeldern, die hierdurch definiert werden, und die optischen Detektorschaltungen oder Abtastschaltungen können dann auch die Bestätigungsschaltung mit umfassen. Die Abtastfelder, die durch die pyroelektrischen Detektoren gebildet und definiert werden, werden dann in Richtung des ankommenden gegnerischen Geschosses vor den optischen Strahlungsfeldern angeordnet. Die Aussendung der optischen Strahlung kann auf diese Weise unterdrückt werden, bis die vorläufige Erfassung erfolgt ist, wodurch das Risiko einer Erfassung durch den Gegner reduziert und Sendeenergie gespart wird, wenn diese Faktoren wichtig sind.
Die Verwendung eines Mikrowellen-Radars in der Bestätigungsschaltung ist vorteilhaft trotz ihrer möglicherweise feststellbaren oder entdeckbaren Strahlung, weil der breite Ansprechwinkel (angle of response) eines solchen Gerätes be deutet, daß es leicht separat von der Schußvorrichtung angeordnet werden kann sowie für mehrere Schußvorrichtungen verwendbar ist, deren optische Abtastfelder innerhalb des Feldes der Radareinrichtung liegen.
In 4 erkennt man, daß die Ausgänge 48', 48'' etc. der vorläufigen Abtastschaltungen 43', 43'' etc. von anderen oder weiteren Schießvorrichtungen ebenfalls mit der Bestätigungsschaltung 50 gekoppelt werden können über ein ODER-Gatter 82 oder einem Äquivalend hiervon. Der Ausgang der Bestätigungsschaltung kann dann jeder der zugeordneten vorläufigen Abtastschaltungen zugeführt werden über eine geeignete Torschaltung 83, die durch das vorläufige Abtastsignal geöffnet wird, wodurch nur die entsprechende Triggerschaltung das Bestätigungssignal empfängt.
Diese Möglichkeit, die Bestätigungsschaltung von der Schießvorrichtung zu trennen, verringert den Aufwand und die Kosten der Panzerung, da die Detonation der Schießvorrichtung zu einer Zerstörung der in ihrer Nähe befindlichen Komponenten führt. Die Komponenten der Abtasteinrichtungen sind jedoch nicht zahlreich und billig verfügbar und ihr Einbau in die Schießvorrichtung ermöglicht eine schnelle und genaue Ausrichtung zwischen den optischen Komponenten und ihren Abtastfeldern sowie der Strahlausbreitungsrichtung bei der Herstellung, und da es dann nicht erforderlich ist, die Arbeitsposition der einzelnen Schießeinrichtungen auf einen entfernten Sensor zu übertragen, ist die Verarbeitung der empfangenen Signale reduziert auf die einfache Aufgabe die Anwesenheit eines Ziels innerhalb der verschiedenen Felder zu erfassen, nicht eine Aufgabe der Bestimmung der Richtung, sowie der genauen Positionierung der Schießvorrichtung in bezug auf die erhaltene Information.
Jede Schießvorrichtung ist damit eine in sich selbst geschlossene Einheit, abgesehen vom Empfang eines Bestätigungssignales von einer separaten Radaranlage, falls gewünscht, die bezüglich ihres eigenen optischen Abtastsystems ausgerichtet ist, unabhängig von ihrer Ausrichtung mit Bezug auf das Fahrzeug und sie erlaubt praktisch jede Disposition am Fahrzeug.
Die optische vorläufige Abtasteinrichtung und Trigger-Abtasteinrichtung benötigen optische Elemente, die die optischen Bahnen begrenzen bzw. bestimmen, die dem ausgesendeten Funk-Strahl und den Abtastfeldern zugeordnet sind, und die daher bezüglich der Schießvorrichtung fixiert und zweckmäßigerweise in der die Ladung formenden Ausnehmung angeordnet sind. Andere Komponenten als die vorgenannten, wie z. B. die optischen Strahlungsquellen, die Strahlungsdetektoren und die Schaltung für die Verarbeitung der elektrischen Signale können jedoch entfernt von der Schießvorrichtung angebracht sein, so daß sie durch diese nicht zerstört werden. Die Kosten dieser Komponenten sind jedoch nicht hoch, so daß es vorgezogen wird, diese Komponenten innerhalb der Schießvorrichtung unterzubringen.
Dies kann auch für die optische Strahlungsquelle gelten, während es bei einer Halbleiter-Laser-Strahlungsquelle gerechtfertigt ist, nur eine in jeder Schießvorrichtung zu verwenden oder die Strahlungsquelle entfernt von der Schießvorrichtung anzuordnen, so daß sie bei deren Detonation nicht zerstört wird.
6a zeigt im Schnitt eine Schießvorrichtung ähnlich 3c, eine entfernte optische Strahlungsquelle 83 liefert Strahlung für die Schießvorrichtung 10 über ein optisches Rohr oder Kabel 84, das mit einem Kupplungselement 85 ausgerichtet ist, das an der Schießvorrichtung angebracht ist, bestehend aus einem optischen Leiter 85₁ , der sich von einem Fenster 85₂ im Trägergestell zu einem Richtungsumlenker 85₃ erstreckt, der mit der Achse der Strahlungsquelle von 3c ausgerichtet ist, d. h. um Strahlung längs der Vorrichtung zu jedem der Übertragungspunkte oder Sendepunkte zu richten. Die Montage der Schießvorrichtung in ihrem Gestell in einer Arbeitsposition am Fahrzeug richtet automatisch das Fenster 85₂ mit der optischen Strahlung aus. Kleine Fehler bei der Positionierung der Schießvorrichtung bezüglich einer optimalen Ausrichtung mit dem Kabel 84 erlauben trotzdem eine Operation, vorausgesetzt, daß ihre gemeinsamen aneinandergrenzenden Stirnflächen passend sind und die Kabel/Leiter-Größen als Faktor berücksichtigt werden, der Toleranzen in der Lage der Schießvorrichtung beeinflußt. Wenn gewünscht, kann eine manuell gekoppelte optische Kabelverbindung besserer Übertragungsqualität erhalten werden mittels eines Steckers und einer Fassung (nicht gezeigt), die ein Kabel, wie das Kabel 84, direkt mit dem Leiter 85₁ oder direkt mit einer Fassung verbinden, die mit den inneren Umlenkelementen ausgerichtet ist, anstelle des Umlenkers 85₃ .
Wenn eine Mehrzahl von Schießvorrichtungen in der Panzerung verwendet wird, kann eine einzige entfernt angeordnete optische Strahlungsquelle verwendet werden zur Lieferung dieser Strahlung an eine oder alle der Schießvorrichtungen durch ein Netzwerk solcher optischer Kabel. In einer Ausführungsform gemäß 5b ist ein optisches Sammelkabel 87 um das Fahrzeug und hinter jeder Schießvorrichtung vorbeigeführt, und gegen dessen Detonation geschützt, wobei ein Abgriffpunkt 88 an jedem Ort einer Schießvorrichtung vorgesehen ist, über welchen optische Strahlung von der Sammelleitung abgezweigt und mit dem Fenster 85₂ der Schießvorrichtung gekoppelt ist.
Der Zugang zu jeder Schießvorrichtung mittels einer solchen Sammelleitung kann auch dazu verwendet werden, Steuerbefehle weiterzugeben.
Die Sicherheits- und Zündeinrichtung für jede Schießvorrichtung 70, wie in 3a und 4a gezeigt, kann von bekannter Form sein, und sie kann beispielsweise eine bewegliche Klappe oder einen Schieber 70₁ haben, die um eine Achse 70₂ schwenkbar ist und eine Durchgangsöffnung 70₃ hat, die gegenüber einer Zündlinie zwischen dem explosiven Detonator 70₄ und einer elektrisch gezündeten Zündkapsel 70₅ des Detonators versetzt ist, wenn die Vorrichtung nicht scharf ist, wobei der Zündweg zwischen der Zündkapsel und dem Detonator durch die Klappe gesperrt ist.
Die Klappe kann manuell betätigt werden, wenn die Schießvorrichtung in ihrer Arbeitsposition eingebaut wird oder dann, wenn diese betriebsbereit gemacht wird. Vorzugsweise wird jedoch dieses Scharfeinstellen und Entschärfen ferngesteuert, z. B. von innerhalb des Fahrzeugs aus, durch Betätigung eines Elektromagnet-Motors oder eines Solenoids 70₆ , das ein Magnetfeld erzeugt, das mit der Klappe zusammenwirkt oder einem von der Klappe getragenen Magneten, um die Klappe in ihre erforderlichen Positionen zu schwenken. Eine solche Fernsteuerung und zentrale Steuerung der Scharfeinstellung oder Entschärfung ist besonders geeignet für eine Mehrzahl von um ein Fahrzeug angeordnete Schießvorrichtung.
Außer dieser manuell bewirkten Scharfeinstellung bzw. Entschärfung kann eine automatische Einrichtung bei einigen Fahrzeugtypen verwendet werden.
Wenn die Schießeinrichtungen um die obere Fläche eines Kampfpanzers angeordnet sind, wie 5c zeigt, erstrecken sich der Turm und die von ihm getragene Kanone von Zeit zu Zeit über die eine oder die andere der Schießvorrichtungen. Während die Zielabtasteinrichtung nicht auf diese Teile anspricht, sollte eine Detonation einer Schießvorrichtung infolge eines festgestellten Zielobjektes vermieden werden, um eine Beschädigung des Fahrzeugs zu Verhindern.
Die Sicherheitseinrichtung kann einen Wandler 90 aufweisen (4a) zur Bestimmung der momentanen Position des Turmes oder eines äquivalenten Teils und für jede Schießvorrichtung kann ein Bereich von Turmpositionen im voraus definiert und gespeichert werden, was wenn der Turm eine dieser Positionen einnimmt, dazu führt, daß diese Schießvorrichtung automatisch entschärft wird.
Wenn eine Anzahl von Schießvorrichtungen in Verwendung ist, können die bestimmten Turmpositionen in einer Tabelle gespeichert werden und das Wandlersignal für die Turmposition wird digital umgeformt und mit der Tabelle digital verglichen. Wenn gewünscht, können ferner die Steuersignale für die Scharfeinstellung der Schießvorrichtungen digital umgeformt und für jede einzelne Schießvorrichtung kodiert werden, wobei die letzteren geeignete Dekodierer haben, um die für die jeweilige Schießvorrichtung bestimmten Befehle zu erkennen.
Diese und andere Steuersignale können über die optische Sammelleitung geführt werden unter Verwendung unterschiedlicher optischer Strahlung oder Modulation der Signale für die Übertragung oder sie können über eine Sammelleitung in Form eines elektrischen Kabels geführt werden.
Jede Schießvorrichtung ist, soweit es sich um die Abtastfelder und die Strahlausbreitungsebene handelt, eine in sich selbst geschlossene Einheit unabhängig von ihrer Anordnung oder Ausrichtung auf dem Fahrzeug. Die Schießvorrichtungen können schnell in ihre Operations-Positionen gebracht oder auch ersetzt werden durch Gruppieren der einzelnen Vorrichtungen mit anderen und durch automatische Anbringung in der Betriebsposition von einem Speichermagazin.
7a zeigt ein Fahrzeug mit einem Magazin 91, das drei Schießvorrichtungen 10₁ , 10₂ und 10₃ enthält, die Seite an Seite liegen und die so angeordnet sind, daß ihre Strahlausbreitungsebenen und ihre Abtastfelder im wesentlichen in dieselben Richtungen sich erstrecken. Die Schießvorrichtungen haben Gehäuse, die von Gestellen 20₁ , 20₂ , 20₃ entsprechend abgestützt werden, vom Typ wie in 1 gezeigt, oder andere Mittel zum Schützen der Schießvorrichtung gegen Zerstörung oder gleichzeitige Detonation bei einer Detonation einer benachbarten Schießvorrichtung.
Die Schießvorrichtungen jedes Magazins sind mit einfachen Steuereinrichtungen gekoppelt, die bewirken, daß nur eine Vorrichtung zu einem Zeitpunkt betriebsbereit ist, und daß, wenn diese detoniert, eine andere Schießvorrichtung, die denselben Abschnitt des Fahrzeuges schützt, betriebsbereit wird. Dies wird, wie 7b zeigt, erreicht indem ihre Sicherheitseinrichtung 70₁ , 70₂ , 70₃ so eingestellt wird, daß nur eine Schießvorrichtung zu einem Zeitpunkt scharfgemacht werden kann. Ein Scharfeinstell-Signal wird direkt an die Einstelleinrichtung 70₁ der äußeren Vorrichtung 10₁ gegeben und über Gatter 92₁ , 92₂ an die nachfolgenden Vorrichtungen. Jede der Einstelleinrichtungen erzeugt ein Gatter-Sperrsignal, wenn sie über die Leitungen 93₁ , 93₂ etc. scharfeingestellt werden, wobei dieses Signal natürlich zu Ende ist, wenn die Vorrichtung detoniert, und sie verhindert, daß die nächste Vorrichtung der Gruppe dieses Scharfeinstell-Signal erhält, bis die vorhergehende Schießvorrichtung detoniert ist.
Eine alternative Form eines Magazins ist bei 95 in 7c gezeigt. Hier ist eine Schießvorrichtung zu einem Zeitpunkt in einer Betriebsposition angeordnet und wenn sie detoniert, wird eine andere Vorrichtung der Gruppe verschoben und nimmt deren Platz ein.
Ein Magazin 95 ist an einer oder mehr Seiten des Fahrzeugs montiert und enthält einen Stapel von langgestreckten Schießvorrichtungen 10₅ , 10₆ , 10₇ , 10₈ des in den 1–3 gezeigten Typs, wobei alle außer der obersten in einem unteren Abschnitt 96 angeordnet sind, der konventionell gepanzerte Wände hat, die die Schießvorrichtungen gegen Stöße mit niedrigerer Energie schützen.
Die Schießvorrichtungen sind jeweils in einem Stützgestell 20₅ , 20₆ , 20₇ etc. gehalten, um eine Detonation einer benachbarten Vorrichtung im Magazin oder eine Beschädigung einer solchen benachbarten Schießvorrichtung oder des Magazins selbst zu verhindern.
Die oberste Schießvorrichtung wird in eine Betriebsposition angehoben, in welcher sie scharfgemacht ist und die Zielabtasteinrichtung wird betriebsbereit. Wenn die Vorrichtung detoniert ist und das Gestell 20₅ ausgeworfen ist, wird die nächste Schießvorrichtung in die Betriebsposition angehoben.
Wenn die optische Strahlungsquelle für die Zielabtasteinrichtung separat von der Schießvorrichtung liegt, kann ein optisches Kabel 97 vorgesehen sein, das die Strahlung an die letztere zuführt und dieses Kabel kann automatisch mit einem optischen Empfänger ausgerichtet werden, wenn die Schießvorrichtung ihre Betriebsposition erreicht hat. (6a, 6b).
Die Sicherheits- und Scharfeinstell-Einrichtung der betriebsbereiten Schießvorrichtung kann ferner über ein Signalkabel 98 gekoppelt sein, wenn die optische Strahlung nicht benutzt wird, um die Scharfeinstellungs-Signale zu übertragen, obwohl vorgezogen wird, daß alle Schießvorrichtungen in dem Magazin manuell mit dem Sicherheits- und Scharfeinstell-Kreis gekoppelt werden beim Einsetzen in das Magazin, um etwaige automatische Kopplungsfehler zu vermeiden.
Das in 7c gezeigte Magazin 95, ebenso wie das Magazin 91 nach 7a ermöglichen einen wiederholten Schutz für einen Zielannäherungsbereich und praktisch wird jedes Loch wieder aufgefüllt, das in der aktiven Panzerung durch Detonation von einer der Schießvorrichtungen entsteht.
Alle Schießvorrichtungen in dem Magazin eignen sich somit, denselben Bereich zu schützen.
Das Magazin kann einen kontinuierlichen und ersetzbaren bzw. wiederholbaren Schutz für eine Anzahl von Angriffsrichtungen von gegnerischen Geschossen geben, abhängig von der Art des Fahrzeugs, das geschützt werden soll und z. B. davon, ob das Schußfeld in mehr als einer Richtung unterbrochen ist.
7d zeigt ein Magazin 100, das ähnlich dem Magazin 95 von 7c ist und einen vertikal gerichteten Stapel von identischen Schießvorrichtungen 10₁₀ , 10₁₁ , 10₁₂ etc. aufweist, die die Form haben, wie in den 1–3 gezeigt, mit individuellen Stützgestellen 20₁₀ , 20₁₁ , 20₁₂ etc., um Detonationen gegenüber benachbarten Vorrichtungen abzuschirmen, jedoch mit der Modifikation von zwei Paaren von vorläufigen Abtastfeldern 101, 102, die entgegengesetzt zu der Strahlausbreitungsebene 103 geneigt sind und damit auf die Annäherung eines Angriffsgeschosses an die Strahlausbreitungsebene von jeder ihrer beiden Seiten ansprechen.
Ein oberer Abschnitt 104 des Magazins hat die Form eines offenen Rahmens, der über den oberen Rand des Fahrzeugkörpers gekrümmt oder umgebogen ist. Der Rahmen hat eine Reihe von langgestreckten Stäben 105, von denen Haltefinger 106 für die Schießvorrichtungen ausgehen.
Ein Hebemechanismus für die Schießvorrichtungen des Magazins hat beispielsweise eine Ladefeder 107, die eine Mehrzahl von z. B. drei Schießvorrichtungen 10₁₀ , 10₁₁ , 10₁₂ in Arbeitsposition in den oberen Abschnitt 104 anhebt, wo diese beim Einnehmen ihrer entsprechenden Positionen unterschiedlich bezüglich dem vertikalen Stapel des Magazins geneigt werden und ihre Strahlausbreitungsebenen 103₁₀ , 103₁₁ und 103₁₂ werden ausgerichtet mit Bezug auf die verschiedenen Annäherungsrichtungen an das Fahrzeug.
Die Lage jedes Hohlraums der jeweiligen Schießvorrichtung mit Bezug auf das Stützgestell gewährleistet, daß jedes Strahlungsfenster mit den Ausnehmungen des Rahmens ausgerichtet ist, und die Zielabtasteinrichtungen einen entsprechenden Annäherungswinkel beobachten können.
Im Hinblick auf den breiten gesamten Abdeckungsbereich sowohl hinsichtlich Azimuth und Höhe, die ein solches Magazin bietet, kann es erforderlich sein, separat montierte Bestätigungsschaltungen, wie z. B. die oben beschriebene Mikrowellen-Radareinrichtung, doppelt einzusetzen, um eine entsprechende Abdeckung zu erreichen, und falls erforderlich, können diese für die Signalverarbeitung den Schießvorrichtungen zugeordnet werden, die über zusammenfallende Abtastfelder verfügen. Eine solche Zuordnung kann automatisch erfolgen, wenn die Schießvorrichtungen gekoppelt sind, um externe Signale (optische und/oder elektrische) durch Verschiebung in ihre Betriebspositionen zu empfangen in der in 7 dargestellten Weise.
Wenn eine der sich in Betriebsstellung befindlichen Schießvorrichtungen detoniert, werden die anderen Vorrichtungen in dem Magazin durch den Hubmechanismus nach oben bewegt, so daß das "Loch" in der aktiven Panzerung wieder ausgefüllt wird, d. h. die Geräte 10₁₀ und 10₁₁ z. B. werden entsprechend ersetzt durch die Geräte 10₁₁ und 10₁₂ , deren Lage zuvor zum Schutz einer anderen Richtung diente.
Obwohl es zweckmäßig ist, die optischen Abtastfelder bezüglich der Strahlausbreitungsebene für jede Schießvorrichtung auszurichten, indem die das Feld begrenzenden optischen Elemente innerhalb der den Explosionsstrahl bildenden Ausnehmung der Schießvorrichtung angeordnet sind, ist dies nicht notwendig, vorausgesetzt, daß eine geeignete Ausrichtung eingehalten wird. Beispielsweise zeigt 8a eine Anordnung, bei der ein Gehäuse 110 einer Schießvorrichtung an einem seiner Enden ein separates Gehäuse 111 befestigt hat, in welchem die Abtasteinrichtung untergebracht ist, wobei die optischen Elemente von den obenbeschriebenen nur insofern differieren, als es generell erforderlich ist, den Strahl 112 der Strahlungsquelle auszusenden und die Abtastfelder von einzelnen Punktöffnungen 113 zu bilden oder zu begrenzen und die Felder bezüglich der Normalen auf die Achse 114 und die Strahlausbreitungsachse 116 der Vorrichtung zu neigen, um Felder zu schaffen, die in Flucht mit der Strahlausbreitungsebene liegen.
8b zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Gehäuse 117 der Schießvorrichtung an einer Seite ein separates Gehäuse 118 befestigt hat, das die Abtasteinrichtungen enthält. Das Gehäuse 118 kann kürzer sein als die Schießvorrichtung, wobei der ausgesendete Strahl 119 und die Abtastfelder 120, 121, 122 von einer einzigen Punktöffnung aus gebildet werden, ähnlich wie bei 8a, oder es kann so lang sein wie die Schießvorrichtung und die Lage der Sende- und Abtastpunkte, die in 3 in der den Strahl formenden Ausnehmung angeordnet sind, kann verdoppelt werden. Ein Unterschied liegt darin, daß das Trigger-Feld 122 gegen die Strahlausbreitungsebene 123 verschoben ist, wegen der Befestigung der Gehäuse ist der Abstand des Feldes und der Ebene, wenn sie parallel sind, nur in der Größenordnung von einigen zehn Zentimetern, oder ggf. weniger, und bei den normalen Geschwindigkeiten von angreifenden Geschossen und ihrer Ausdehnung in Bewegungsrichtung, d. h. zwischen dem Triggerfeld und der Strahlausbreitungsebene, wird die Wirksamkeit des ausgestoßenen Explosionsstrahles gegen ein Geschoß nicht gemindert. Das Abtastfeld 122 kann natürlich bezüglich der Strahlausbreitungsebene geneigt sein, so daß es diese in einer nominalen Höhe schneidet.
Die Abtasteinrichtungen können aus Kombinationen der oben beschriebenen Ausführungen gebildet werden, wobei z. B. das Trigger-Abtastfeld, das bezüglich der Strahlausbreitungsebene ausgerichtet ist, durch Komponenten gebildet wird, die in der Aussparung der Schießvorrichtung untergebracht sind, während die anderen Elemente in dem obenbeschriebenen separaten Gehäuse liegen. Die Sendeelemente, mit der Strahlungsquelle können separat von den Detektorelementen angeordnet sein. Die Abtastfelder können auf die geeignete Region für die Abtastung begrenzt sein, oder alternativ können sie definiert sein durch den Schnitt des oder der ausgesendeten Strahlen und es können separate Detektor-Blickfelder vorgesehen sein.
Die Strahlungsquelle wird, wie hier beschrieben, benutzt, um einen einzigen divergenten Strahl in einer Richtung quer zur Längsachse zu erzeugen, der sowohl das vorläufige Feld und das Abtastfeld umfaßt. Jedes Abtastfeld kann auch durch einen einzigen gesendeten Strahl definiert werden, der mit einem gleich ausgedehnten Blickfeld des Detektors ausgerichtet ist, der dem Abtastfeld zugeordnet ist.
Eine solche Anordnung ist im Schnitt in 9 gezeigt, die 3a entspricht, außer hinsichtlich Unterschieden im optischen Teil der Abtasteinrichtung 125. Anstatt einen einzigen optischen Strahl 27 (3a) auszusenden, der divergent in einer Richtung quer zur Längsachse der Schießvorrichtung ist, d. h. in der Ebene der Figur, sind dem vorläufigen Feld und den Triggerabtastfeldern 126, 127 und 128 gleich ausgedehnte Strahlen der ausgesendeten Strahlung sowie Detektor-Beobachtungsfelder zugeordnet. Wegen der potentiell größeren Winkelverschiebungen zwischen den vorläufigen Abtastfeldern 126, 127 und dem Trigger-Abtastfeld 128 ist es möglich, unterschiedliche zylindrische konkave Spiegelsegmente bei jedem der Abtastfelder zu verwenden, obwohl es zweckmäßig ist, ein gemeinsames Spiegelsegment für sie zu verwenden wegen der Nähe der Richtungen des vorläufigen Abtastfeldes.
Betrachtet man das vorläufige Abtastfeld 126, so hat die ihr zugeordnete optische Strahlungsquelle 129 eine Halbleiter-Laser-Diode 130, die in einem Block aus optisch durchlässigem Material, wie z. B. Glas oder Kunststoff, montiert ist und als integrale Struktur einen Strahlteiler 132 und eine zylindrische plan-konkave Linse 13₃ aufweist, deren Krümmung um eine erzeugende Achse in der Ebene der Figur verläuft. Die Struktur ist vor einem zylindrischen konkaven Spiegelsegment 134 angeordnet, wobei die Laserdiode 130 dieser gegenüber um die Brennweite des Spiegels versetzt ist.
Ein Photodioden-Detektor 135 ist an der Seite der Struktur montiert in Flucht mit dem umgelenkten Weg des Strahlteilers und in demselben effektiven Abstand vom Spiegel wie die Strahlungsquelle. Da sie beide an einem Brennpunkt des Spiegels angeordnet sind und dieselben optischen Elemente verwenden, sind der ausgesendete Strahl und das Detektor-Blickfeld gleich ausgedehnt und parallel in Richtung quer zur Längsachse der Schießvorrichtung.
Die aus Strahlungsquelle und Detektor bestehende Struktur 131 wird zweckmäßigerweise durch einen Träger 136 abgestützt, der mit dem Deckel 19 verbunden ist. Das Spiegelsegment 134 kann ebenfalls vom Deckel 19 mit Hilfe eines Trägers oder Steges 137 gehalten sein und ferner können die Spiegelsegmente und der Steg 137 sich über die volle Länge der Schießvorrichtung erstrecken oder über den Teil, in welchem die optischen Elemente enthalten sind, und sie können mit dem Deckel geformt oder dicht verbunden sein, um die Komponenten und optischen Flächen zu schützen.
Das vorläufige Abtastfeld 127 hat eine ähnliche Strahlungsquelle/Detektorstruktur 138, die bezüglich des Spiegelsegmentes 134 angeordnet ist, wobei ebenfalls ihre Komponenten um die Brennweite verschoben sind, um ein verschobenes, jedoch ebenso gleich ausgedehntes und parallelseitiges optisches Strahl/Beobachtungsfeld zu schaffen.
Das Trigger-Abtastfeld 128 hat eine ähnliche Strahlungsquellen/Detektorstruktur 139, die gegen ein zylindrisches konkaves Spiegelsegment 140 um dessen Brennweite versetzt ist. Das Spiegelsegment bildet keine optische Fortsetzung des Segmentes 134, kann jedoch einfach integral mit diesem geformt werden.
Wie bei den Ausführungsformen, die in Verbindung mit 3 beschrieben wurden, können weitere Spiegelsegmente wie 141 mit Strahlungsquellen/Detektor-Strukturen 142 und 143 vorgesehen sein, die verschieden geneigte vorläufige Abtastfelder 144 und 145 bilden.
Die langgestreckte Schießvorrichtung, wie sie hier als geradlinig in ihrer Längsrichtung beschrieben wurde, kann hiervon abweichen und an gekrümmte Körper oder Fahrzeuge angepaßt werden, wie beispielsweise bei 124 in 5c gezeigt ist, so daß sie über die Ecke des Fahrzeugkörpers verläuft. Eine solche gekrümmte Schießvorrichtung bedingt jedoch etwas komplexere oder begrenzte Abtastfelder oder Änderungen hinsichtlich der Form des ausgestoßenen Explosionsstrahles.
Die Schießvorrichtungen, ob sie Magazinen sind oder nicht, werden zweckmäßigerweise an einem Teil des Fahrzeugkörpers angeordnet, der einer Beschädigung durch eine Detonation widerstehen kann. Die Schießvorrichtungen können um den Umfang eines Kampfpanzers angeordnet werden und sie sind, wie beschrieben, mit Einrichtungen versehen, um eine Beschädigung des Turmes und der Kanone, die die Schießvorrichtungen übergreifen können, zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich können die Schießvorrichtungen auch am Turm montiert werden.
Das aktive Panzerungssystem, wie vorstehend beschrieben, ist nicht auf besondere Körper oder z. B. auf Fahrzeuge beschränkt, es kann auch für nichtfahrende Gegenstände, wie auch für andere Arten von Fahrzeugen verwendet werden.
10 zeigt beispielsweise in Stirnsansicht einen Mannschaftswagen 151, der nur leicht gepanzerte Wände 151 hat. Eine aktive Panzerung nach der Erfindung umfaßt eine oder mehr Schießvorrichtungen 152, 153, die längs jeder oberen Wand so angeordnet sind, daß die Strahlausbreitungsebenen 154, 155 und die vorläufigen Abtastfelder 156, 157 nach unten und außen vom Fahrzeug aus gerichtet sind, um jedes anfliegende Geschoß abzufangen, um die Seitenwände des Fahrzeuges zu schützen. Die Schießvorrichtungen sind an Trägergestellen 133, 134 montiert, aber abhängig von der Art des Fahrzeugs mag es nicht erforderlich sein, eine spezielle Verstärkung der Montagebereiche vorzusehen, um sämtliche Beschädigungen infolge einer Detonation einer Schießvorrichtung zu verhindern, da es wesentlich ist, einen direkten Treffer am Fahrzeug durch ein Geschoß zu verhindern.
Der Explosionsstrahl oder die Explosionsschicht zerstört im allgemeinen ein anfliegendes Geschoß nicht in derselben Weise wie ein üblicher Gefechtskopf durch Explosion und Zersteuen der Trümmer, oder durch vorzeitige Detonation des anfliegenden Geschosses, sondern er bricht das Geschoß auf, derart, daß es nicht detoniert, ohne notwendigerweise auch das Vorwärts-Moment der Bruchstücke zu verändern. Diese Bruchstücke können deswegen das Fahrzeug noch treffen, das deshalb entsprechend konstruiert oder konventionell soweit gepanzert sein sollte, daß eine Beschädigung durch solche Bruchstücke vermieden wird.

Claims

Aktive Schutzpanzerung, insbesondere für Militärfahrzeuge, gekennzeichnet durch wenigstens eine Schießvorrichtung, die sich längs wenigstens eines Teils einer Wand des Fahrzeuges erstreckt, daß jede Schießvorrichtung eine explosive Ladung enthält, die bei Zündung einen Detonationsstrahl aus Ladungsprodukten ausstößt, der sich in Richtung der Längsebene der Schießvorrichtung und quer hierzu erstreckt und dadurch eine Strahlausbreitungsebene bildet, daß ferner eine Zielabtasteinrichtung vorgesehen ist, die auf die Erfassung von Parametern anspricht, welche die Annäherung oder das Eindringen eines das Fahrzeug bedrohenden Zielobjektes in die Bahn des Explosionsstrahles anzeigen, um die Detonation der Explosionsladung zu bewirken.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielabtasteinrichtung eine vorläufige Abtasteinrichtung aufweist, die wenigstens ein Paar vorläufiger Abtastfelder aus elektromagnetischer Strahlung erzeugt, von deren jedes in Längsrichtung der Schießvorrichtung ausgedehnt ist, in Querrichtung hierzu jedoch schmaler ausgebildet ist, und beide Felder in Querrichtung einen Abstand voneinander und von der Strahlausbreitungsebene der Schießvorrichtung haben, daß jedem Feld vorläufige Strahlungsmeßeinrichtungen zugeordnet sind, welche auf die sukzessive Entdeckung eines potentiellen Ziels in jedem der beiden Abtastfelder innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ansprechen, wodurch der Durchgang eines potentiellen Ziels auf die Strahlausbreitungsebene zu angezeigt wird, mit einer Geschwindigkeit, die höher ist als die charakteristische Mindestgeschwindigkeit eines das Fahrzeug bedrochenden Geschosses, wodurch ein vorläufiges Erfassungssignal erzeugt wird, daß ferner Zielbestätigungseinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Erfassung durch die vorläufigen Erfassungseinrichtungen ansprechen und die Anwesenheit eines potentiellen Ziels bestätigen mittels Abtastung einer anderen Strahlung, und die ein Zielbestätigungssignal an eine Trigger-Schaltung geben, die auf dieses Zielbestätigungssignal anspricht und eine Detonation der Ladung zu einem Zeitpunkt bewirkt, in welchem das bestätigte Zielobjekt die Strahlausbreitungsebene erreicht hat.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielbestätigungseinrichtung eine Mikrowellen-Radaranlage hat, welche durch die Erfassung eines potentiellen Ziels durch die vorläufige Erfassungseinrichtung angesteuert wird und Mikrowellenstrahlung in einen Bereich emittiert, der den Bereich zwischen den beiden vorläufigen Abtastfeldern und dem Hauptabtastfeld umfaßt, wobei die Radaranlage auf den Empfang einer Mikrowellenstrahlung anspricht, die von einem potentiellen Zielobjekt reflektiert wird, womit ein radarreflektierendes Objekt angezeigt wird, das eine Anfluggeschwindigkeit über einem vorgegebenen Schwellwert hat, der charakteristisch für die Mindestgeschwindigkeit eines Zielobjektes ist, um das Bestätigungssignal für die Anwesenheit eines Zielobjektes zu erzeugen.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorläufige Erfassungseinrichtung eine optische Strahlungsquelle aufweist zur Emittierung optischer Strahlung in die vorläufigen Abtastfelder, daß die vorläufige Abtasteinrichtung einen Detektor für optische Strahlung aufweist, der auf die optische Strahlung anspricht, die von einem potentiellen Ziel reflektiert wird, daß eine Prozessorschaltung vorgesehen ist, um das vorgegebene Zeitintervall zu erzeugen und das Zeitintervall zu messen zwischen der Erfassung einer vom Ziel reflektierten Strahlung in dem vorläufigen Abtastfeld, das am weitesten von der Strahlausbreitungsebene entfernt ist, und der Erfassung der vom Ziel reflektierten Strahlung in dem vorläufigen Abtastfeld des Paares, das der Strahlausbreitungsebene am nächsten ist, und daß, wenn dieses gemessene Zeitintervall kleiner ist als das vorgegebene Zeitintervall, ein vorläufiges Erfassungssignal abgegeben wird, durch welches ein potentielles Ziel angezeigt wird.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in beide vorläufige Abtastfelder jedes Paares emittierte Strahlung aus derselben Strahlungsquelle stammt.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung ein Trigger-Abtastfeld oder Haupt-Abtastfeld im Bereich bzw. in der Umgebung der Strahlausbreitungsebene erzeugt, das sich in der Längsebene der Schießvorrichtung erstreckt, in Quer richtung hierzu jedoch schmaler ist, daß die Trigger-Schaltung auf die Erfassung eines charakteristischen Merkmals eines potentiellen Zielgeschosses innerhalb des Haupt-Abtastfeldes anspricht, womit angezeigt wird, daß das potentielle Zielgeschoß sich in der Bahn des Explosionsstrahles befindet, zusätzlich zu dem Bestätigungssignal, wodurch die Detonation der Schießvorrichtung ausgelöst wird.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trigger-Schaltung eine optische Strahlungsquelle enthält, zur Emission optischer Strahlung in das Haupt-Abtastfeld, sowie einen optischen Strahlungsdetektor, der auf die optische Strahlung anspricht, die von einem potentiellen Zielobjekt reflektiert wird und der ein Signal abgibt, welches anzeigt, daß das potentielle Ziel sich im wesentlichen im Weg des Explosionsstrahles befindet, daß ferner eine Torschaltung vorgesehen ist, die auf ein gleichzeitiges Zielbestätigungssignal anspricht, um ein Schaltsignal zur Auslösung der Detonation einer Schießvorrichtung abzugeben.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 7 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Haupt-Abtastfeld emittierte Strahlung von derselben Strahlungsquelle stammt.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 5 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Halbleiter-Laser ist.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abtastfeld eine Begrenzungseinrichtung für die optische Strahlung zugeordnet ist, um das Feld als ein einzelnes fächerförmiges Beobachtungsfeld für die zugeordnete Detektorschaltung zu bilden.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Detektorschaltung eine Schwellwertschaltung umfaßt, die nur auf reflektierte optische Strahlung anspricht, die über einem Umgebungs-Pegel liegt.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung einen Motor aufweist, der auf die Entdeckung eines potentiellen Zielgeschosses durch die vorläufige Abtastschaltung, die aber noch nicht durch die Bestätigungsschaltung bestätigt ist, anspricht, um den Schwellwert zu erhöhen.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung einen Monitor aufweist, um den Pegel der reflektierten optischen Strahlung zu überwachen, die aus jedem Abtastfeld empfangen wird, um einen Umgebungs-Pegel zu bestimmen, der von Quellen reflektiert wird, die keine Ziele darstellen, und der einen Schwellwert darstellt, über welchem ein potentielles Ziel angezeigt wird.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Monitor auf eine Änderungsrate des empfangenen Signalpegels anspricht, die ein Anzeichen für eine Änderung der aus der Umgebung reflektierten Strahlung ist, um den Schwellwert zu bestimmen.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der Ansprüche 2–14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schießvorrichtung einen langgestreckten geschlossenen Behälter aufweist, der in Längsrichtung durch eine zerstörbare Wand in einen Teil, der die explosive Ladung enthält, und einen Teil unterteilt ist, der mit einem gasgefüllten Hohlraum versehen ist, zur Erleichterung der Bildung des langgestreckten Explosionsstrahles oder der Explosionsschicht und zur Begrenzung der Richtung der Explosionsschicht-Ausbreitung und daß die Elemente des Haupt-Abtastfeldes und die Detektoren in diesem Hohlraum und ausgerichtet mit der Strahlausbreitungsebene bzw. Schichtausbreitungsebene untergebracht sind.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente, die die vorläufigen Abtastfelder und die Detektoren bilden, in dem Hohlraum untergebracht und geneigt zur Strahlausbreitungsachse angeordnet sind.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen Deckel hat, um den Hohlraum und die darin angeordneten Elemente zu umschließen, und daß er mit einem Fenster versehen ist, um den Durchgang von wenigstens der optischen Strahlung, die den Detektorschaltungen zugeordnet ist, zu ermöglichen.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten der Abtasteinrichtungen, die in dem Hohlraum enthalten sind, am Deckel angebracht sind.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der Ansprüche 4, 5, 7, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strahlungsquelle entfernt von der Schießvorrichtung und gegen Zerstörung infolge einer Detonation der letzteren geschützt untergebracht ist.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Strahlung wenigstens einigen der Abtastfelder über optische Elemente emittiert wird, die in dem Hohlraum untergebracht oder an der Schießvorrichtung angebracht sind, und daß die von dieser Quelle emittierte Strahlung überein optisches Kabel von der Strahlungsquelle zu der Schießvorrichtung übertragen wird.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Schießvorrichtungen vorgesehen ist und die von den optischen Elementen, die den Schießvorrichtungen zugeordnet sind, emittierte Strahlung von einer gemeinsamen Strahlungsquelle erzeugt wird, die mit diesen optischen Elementen über ein optisches Kabel verbunden sind.
Aktive Schutzpanzerung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kabel eine optische Leitung aufweist, welche die Schießvorrichtungen verbindet und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um von dieser Leitung optische Strahlung abzugreifen, die von jeder der Schießvorrichtungen emittiert wird.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Schießvorrichtung die vorläufige Abtasteinrichtung angepaßt ist, so daß sie auf ein potentielles Zielgeschoß anspricht, das sich der Strahlausbreitungsebene nur von einer Seite nähert, und daß eine Mehrzahl solcher Schießvorrichtungen Rücken an Rücken in einer Gruppe montiert sind, wobei die vorläufigen Abtasteinrichtungen auf ein potentielles Ziel ansprechen, das sich der Gruppe von einer beliebigen Seite her nähert.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckte Schießvorrichtung mit anderen in Form eines Magazins gruppiert ist, derart, daß nur eine Schießvorrichtung zu einem Zeitpunkt betriebsbereit ist, und daß, wenn diese Schießvorrichtung detoniert ist, eine andere Schießvorrichtung aus der Gruppe den Platz der detonierten Schießvorrichtung einnimmt oder eine andere Schießvorrichtung, die denselben Abschnitt des Fahrzeuges schützt, betriebsbereit gemacht wird.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sicherheits- und Scharfeinstell-Schaltung, die manuell für jede Schießvorrichtung ansteuerbar ist, um die einzelnen Schießvorrichtungen betriebsbereit oder unwirksam zu machen.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sicherheits- und Scharfeinstell-Schaltung, die auf die Bewegung eines vorgegebenen Teils des Fahrzeuges in den Weg des Explosionsstrahles einer Schießvorrichtung anspricht, um diese Schießvorrichtung unwirksam zu machen.
Aktive Schutzpanzerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geformte, einen Gefechtskopf bildende Ladung der Schießvorrichtung einen Detonationsstrahl oder eine Detonationsschicht aus Ladungs-Verbrennungsprodukten bildet, die sich in Richtung des Ausstoßes erstreckt.