DE3843632C2

DE3843632C2 - Verfahren zur Bestimmung des Zündpunkts eines Geschosses, Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens und Geschoß

Info

Publication number: DE3843632C2
Application number: DE19883843632
Authority: DE
Inventors: Rainer Berthold
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2008-12-24
Also published as: DE3843632A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zündzeitpunktes oder des Zündpunktes eines von einer Rohrwaffe einer Basisstation abgefeuerten Geschosses, Rakete und dgl., eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sowie das Geschoß. DOLLAR A Bei diesem Verfahren wird von der Basisstation (10) eine Mikrowellenstrahlung (f¶PF¶) dem Geschoß (11, 21) nachgesendet, ohne in diesem verarbeitet zu werden, und am Geschoß (11, 21) reflektiert, wobei die reflektierte Mikrowellenstrahlung (f¶PE¶) durch einen auf den Dopplereffekt zurückgeführten Faktor von der Basisstation (10) verändert empfangen wird. In der Basisstation (10) wird aus der entstehenden Dopplerfrequenz (f¶D¶) zwischen der gesendeten Mikrowellenstrahlung (f¶PS¶) und der reflektierten Mikrowellenstrahlung (f¶PE¶) der tatsächlich zurückgelegte Weg des Geschosses (11, 21) ermittelt und mit einem in der Basisstation (10) gespeicherten Soll-Wert laufend verglichen. Wenn dann der tatsächlich zurückgelegte Weg des Geschosses (11, 21) dem Soll-Wert entspricht, wird von der Basisstation (10) eine weitere Mikrowellenstrahlung als Zündimpuls ausgesendet. Schaltungstechnisch wird nur ein Mikrowellen-Oszillator (12) in der Basisstation (10) benötigt. Zur Reflexion der Mikrowellenstrahlung (f¶PS¶) am Geschoß (11, 21) weist dieses direkte oder indirekte Reflexionsmittel auf. Als direktes Mittel wirkt das Geschoß (11) selbst. Für eine indirekte Reflexion sind als aktive Reflektoren ein Verstärker (22) mit ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens und ein Geschoß, bei dem das Verfahren realisiert wird.

Aus der DE-OS 19 15 907 ist es bekannt, zur Bestimmung der augenblicklichen Geschwindigkeit oder auch des genauen Zeitpunktes der Detonation des Geschosses, Schwingungen einer vorgegebenen Frequenz einerseits vom Flugkörper während seines Fluges auszustrahlen und andererseits diese am Standort zu empfangen. Dazu ist am Standort ein synchronisierbarer Oszillator mit einer Nenn-Frequenz vorgesehen, der mit der im Oszillator des Flugkörpers erzeugten und ausgesendeten Frequenz synchronisiert wird. Aus der Frequenzdifferenz der dopplerverschobenen Empfangsschwingung zur Frequenz des Standortoszillators wird die relative Geschwindigkeit des Flugkörpers zum Standort ermittelt.

Um den Zündpunkt des Flugkörpers oder eines Geschosses, einer Rakete o. dgl. zu bestimmten, ist es weiterhin bekannt, dem Geschoß eine Mikrowellenstrahlung nachzusenden, die vom Geschoß durch einen auf den Dopplereffekt zurückzuführenden Faktor verändert empfangen wird. Dabei benötigt man gleichfalls zwei Oszillatoren, einen im Bereich der Rohrwaffe und einen im Geschoß. Mit der Formel

kann der vom Geschoß zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückgelegte Weg errechnet werden. In der Formel sind
s = der zurückgelegte Weg
f_PS = Panzersendefrequenz
f_D = Dopplerfrequenz
c = Lichtgeschwindigkeit.

Die Dopplerfrequenz errechnet sich - wie bekannt - nach der Formel

Hierin ist v_G die Geschoßgeschwindigkeit.

Diese Geschoßgeschwindigkeit folgt der Formel

und da der Weg das Integral über die Geschwindigkeit ist, erhält man so die oben angegebene Formel.

Wie bereits ausgeführt, benötigt man für die Ermittlung der Dopplerfrequenz sowohl einen Oszillator in der Rohrwaffe als auch einen Oszillator im Geschoß. Damit man korrekte Werte erhält, muß man davon ausgehen, daß die Frequenz des Rohrwaffen-Oszillators und diejenige des Geschoßoszillators identisch sind; aufgrund von speziellen Einflüssen, insbesondere aber aufgrund einer hohen Beschleunigung, die das Geschoß während des Abschusses erfährt, wird sich die Geschoß-Oszillatorfrequenz verändern, und demgemäß benötigt man Einrichtungen, um die Frequenzdifferenzen zwischen Geschoß- und Panzer- Oszillator (also Basisstations-Oszillator) auszugleichen.

Die US-3,688,701 gibt eine Kommandozündung an, bei der eine Serie von Impulsen in Richtung des Geschosses gesendet werden.

Dabei beschreibt ein Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, nach einer bestimmten Zielpulsanzahl eines Trägerpulses einen weiteren Puls als Zündpuls dem Geschoß nachzusenden. Die Zielpulsanzahl selbst steht dabei in direktem Zusammenhang mit der Entfernung des Geschosses und wird vorher eingestellt. Eine Entfernungsbestimmung im herkömmlichen Sinne erfolgt nicht. Durch eine von der Basisstation vorgegebene Pulszahl, die das Geschoß aufnimmt und zählt, sowie einem danach folgenden Zündpuls erfolgt die Detonation des Geschosses. Die Detonation des ersten Geschosses wird beobachtet und mit Hilfe von vorgegebenen Pulsvariationen zwischen Trägerpuls und Zündpuls die Geschoßentfernung dem Ziel der Detonation effektiver angepaßt. Dies erfolgt dadurch, daß die Zielpulsrate der vorgegebenen Entfernung individuell verändert wird, so daß der folgende statisch eingestellte Zündpuls früher oder später als beim ersten Geschoß ausgesendet wird. Eine automatische Zündpunktanpassung erfolgt nicht.

Aus der DE-23 48 268 C2 ist der Aufbau einer Dopplerradareinrichtung bekannt, die zur Messung der Geschwindigkeit eines sich in einer Bahn bewegenden Objektes genutzt wird. Dabei werden mehrere Meßabschnitte festgelegt, wobei der erste Meßpunkt durch Zählung einer bestimmten Zahl von Dopplerschwingungen bestimmt wird. Die Dopplerschwingungen resultieren aus einem dem Objekt nachgesendeten und von diesem reflektierten Radarsignal, wobei das reflektierte Radarsignal eine geringere Frequenz im Vergleich zum ausgesendeten Signal besitzt. Über Zeitmeßmittel wird die Länge des Zeitintervalls ermittelt, in dem sich das Objekt entlang dem ersten Teil seiner Bahn bewegt. Nach Erreichen der vorgewählten Zählstufe mit eingestelltem Zeitintervall wird durch ein zweites Zeitintervall der nächste Meßpunkt ('Abschnitt') ermittelt. Diese Zeitintervalle und damit die Meßpunkte werden zur Bestimmung bzw. Berechnung einer Mündungsgeschwindigkeit im Abschußrohr herangezogen. Es erfolgt keine automatische Zündpunktanpassung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bestimmen des Zündzeitpunktes oder des Zündpunktes der eingangs genannten Art anzugeben, das vereinfacht ist, dabei automatisch abläuft, und bei dem der schaltungstechnische Aufwand verringert wird, sowie ein Geschoß zur Durchführung des Verfahrens.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 4.

Die Erfindung löst somit die Aufgabe dadurch, daß die Aus wertung nicht mehr im Geschoß, sondern in der Basisstation, also im Panzer oder im Luftfahrzeug und dgl. erfolgt.

Die Dopplerfrequenz wird praktisch dadurch ermittelt, daß die dem Geschoß nachgesendete Mikrowellenstrahlung vom Geschoß selbst direkt oder über eine Verstärkereinrichtung, also einen aktiven Reflektor, zurückgestrahlt wird; inner halb des Panzers kann dann diese Dopplerfrequenz nach der Formel

errechnet werden, wobei der Faktor 2 durch Hin- und Rückweg zustande kommt. Wenn dann in der Auswerteeinrichtung der durch diese Formel errechnete Wert des Weges den in der Aus werteeinrichtung gespeicherten Sollwegwert erreicht, wird dem Geschoß ein Zündimpuls nachgesendet, so daß das Geschoß de toniert.

Die Schaltungsanordnung, mit der das Verfahren durchführbar ist, ist den Unteransprüchen 2 und 3 zu entnehmen.

Das Geschoß, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren realisiert wird, ist den Unteransprüchen 4 bis 6 zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserung der Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Zündpunktes ohne aktiven Reflektor im Geschoß und

Fig. 2 eine modifizierte Schaltungsanordnung mit aktivem Reflektor im Geschoß.

Die Fig. 1 zeigt schematisch dargestellt strichliert ein gerahmt einen Panzer 10, der ein Geschoß 11 abgefeuert hat. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Geschoß 11 vom Panzer entfernt, ist v_G.

Im Panzer 10 befindet sich ein Mikrowellengenerator 12, der eine Frequenz f_p mit einer Stabilität:

erzeugt. Der Mikrowellengenerator 12 ist einerseits mit einem Modulator 13 und andererseits mit einem Mischer 7 verbunden, dessen zweiter Eingang mit einem Empfänger 16 und einer Antenne 15 verbunden ist. Der Ausgang des Mischers 7 wird einer Auswerteeinrichtung 14 zugeführt, die den Modula tor 13 ansteuert. Der Ausgang des Modulators 13 ist mit einer Sendeantenne 17 verbunden, die das von dem Oszillator 12 er zeugte und durch den Modulator 13 modulierte Signal zum Ge schoß 11 abstrahlt.

Im Geschoß 11 befindet sich eine Empfangsantenne 18, deren Eingangssignal einem Geschoßempfänger 19 zugeführt wird, der mit einem Demodulator 20 verbunden ist. Der Demodulator 20 gibt ein Zündsignal T_r ab.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt:
Der Panzer-Oszillator 12 oder Mikrowellengenerator 12 er zeugt eine Panzerfrequenz f_P, die im Modulator 13 moduliert wird und als Panzersendefrequenz f_PS über die Antenne 17 an das Geschoß 11 abgestrahlt wird. Vom Geschoß 11, also insbesondere von der äußeren Form herrührend, wird die von dem Panzer abgestrahlte Frequenz f_PS reflektiert und von der Empfangsantenne 15 als Panzerempfangsfrequenz f_PE auf genommen und dem Empfänger 16 zugeführt. Der Empfänger 16 führt diese Frequenz f_PE dem Mischer 7 zu, in dem diese Frequenz f_PE und die vom Mikrowellengenerator 12 erzeugte Frequenz f_P gemischt werden. Hieraus ergibt sich dann das der Signalverarbeitungseinrichtung 14 zugeführte Doppler frequenzsignal f_D.

Die Dopplerfrequenz folgt der Formel

Diese Frequenz f_D wird im Mischer 7 gebildet und in der Einrichtung 14 zur Signalverarbeitung wird aus der Doppler frequenz bei bekannter Geschoßgeschwindigkeit v_G der Weg errechnet, den das Geschoß zu einem bestimmten Zeitpunkt t zurückgelegt hat, nach der Formel

Wenn der tatsächlich zurückgelegte Weg einen Sollwegwert, der in der Einrichtung 14 zur Signalverarbeitung gespeichert ist, erreicht hat, dann wird, praktisch im Moment des Er reichens der Zielentfernung, über den Modulator 14 und die Antenne 17 ein Zündimpuls an das Geschoß 11 abgegeben. Diesen Zündimpuls leitet der Empfänger 19 und der Demodu lator 20 an eine hier nicht weiter gezeigte Zündschaltung. Der Demodulator 20 ist so ausgewählt, daß er ausschließ lich den Zündimpuls weitergibt.

Das von einem Geschoß reflektierte Signal ist wegen der Größe und der Abmessungen des Geschosses relativ schwach. Daher sieht man im Geschoß 21 (s. Fig. 2) einen Ver stärker 22 vor, der an einen anderen Ausgang des Empfängers 19 angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal verstärkt. Das verstärkte Ausgangssignal ist f_GS (Geschoßsendefrequenz), welches an die Antenne 15 zurückgestrahlt wird, wo die Pan zerempfangsfrequenz f_PE empfangen wird. Die weitere Ver arbeitung dieses Signals entspricht der mit der Schaltungs anordnung gemäß Fig. 1.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen des Zündzeitpunktes oder des Zündpunktes eines von einer Rohrwaffe einer Basisstation abgefeuerten Geschosses, einer Rakete und dgl., mittels von der Basisstation ausgesandter Mikrowellenstrahlen, mit Hilfe des Dopplereffektes, dadurch gekennzeichnet, daß
von der Basisstation eine erste Mikrowellenstrahlung zum Geschoß abgestrahlt wird
diese Mikrowellenstrahlung vom Geschoß reflektiert wird, wobei die reflektierte Mikrostrahlung von der Basisstation derart verarbeitet wird, daß innerhalb der Basisstation aus der entstehenden Dopplerfrequenz zwischen gesendeter Mikrowellenstrahlung und reflektierter Mikrowellenstrahlung der tatsächlich zurückgelegte Weg des Geschosses nach der Formel
worin
s = Weg
f_PS = Basisstationssendefrequenz
f_D = Dopplerfrequenz
c = Lichtgeschwindigkeit
ermittelt wird, der mit einem in der Basisstation gespeicherten Sollwert laufend verglichen wird, und daß dann, wenn der tatsächlich zurückgelegte Wert dem Sollwert entspricht, von der Basisstation der eine zweite Mikrowellenstrahlung bildende Zündimpuls ausgesendet wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Basisstation (10) ein Mikrowellen-Oszillator (12) vorgesehen ist, der einerseits über einen Modulator (13) mit einer Basisstations sendetantenne (17) und andererseits mit einem Mischer (7) verbunden ist, daß der Mischer (7) weiterhin über einen Empfänger (16) mit einer Basisstationsempfangs antenne (15) verbunden ist, und daß der Ausgang des Mischers (7) mit einer Einrichtung zur Verarbeitung des Mischersignals und Speicherung des Sollwegwertes verbunden ist, welche den Modulator (13) zur Zündung ansteuert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Geschoß ein Empfänger (19) und ein Demodulator (20) vorgesehen sind, dessen Ausgang mit einer Zündeinrichtung verbunden ist.

4. Geschoß zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Mitteln zur Reflexion der ersten Mikrowellenstrahlung versehen ist.

5. Geschoß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Reflexion ein Verstärker (22) vorgesehen ist, der das der ersten Mikrowellenstrahlung entsprechende und im Geschoß empfangene Signal verstärkt und an die Basisstation zurückstrahlt.

6. Geschoß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Geschoß eine Geschoßempfangsantenne und eine Geschoßsendeantenne (23) vorgesehen ist, und daß der Verstärkereingang mit dem Empfänger und der Verstärkerausgang mit der Geschoßsendeantenne (23) verbunden sind.