DE3932878C2 - Verfahren zur Bestimmung und Änderung der Flugbahnen von Geschossen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und Änderung der Flugbahnen von Geschossen, insbesondere von mehreren Geschossen innerhalb eines Salvenschusses aus einem oder mehreren Rohr/en eines Geschützturmes od. dgl., wobei ein Ziel durch eine Feuerleitstelle vermessen und während des Fluges Lenkinformationen an das Geschoß gegeben werden.

Durch den Einsatz von Lenkmunition kommt Rohrwaffen auch bei großer Schußdistanz eine erhöhte Waffenwirk­ samkeit zu. Diese Lenkmunition reagiert auf bestimmte Lenkinformationen, welche von entsprechenden Feuerleit­ stellen ausgesandt werden.

Bisher finden vor allem zwei Lenkverfahren Anwendung: Die Kommandolenkung und vorzugsweise die Leitstrahllenkung. Bei der Kommandolenkung wird dabei das Ziel vermessen und dem Geschoß eine erste Flugbahn mitgegeben. Werden dann von der Feuerleitstelle Abweichungen des Ziels oder des Geschosses festgestellt, so wird von der Feuerleitstelle eine Lenkinformation an das Geschoß Übermittelt, welche zu einer Korrektur der Flugbahn führt.

Eine derartige Kommandolenkung ist bspw. aus der US 42 74 609 bekannt. Mit der Kommandolenkung wird dort nicht nur ein Geschoss sondern auch eine Mehrzahl von Geschossen zu bestimmten Zielen geführt. Allerdings wird nicht angegeben, wie dies bei einer Mehrzahl von Geschossen stattfinden soll.

Bei der Leitstrahllenkung wird der Leitstrahl so gerichtet, daß das Geschoß seine Bahn erkennt und beim Abweichen von dieser Bahn eine Flugbahnkorrektur vornimmt, weiche das Geschoß wieder auf die Bahn lenkt.

Sowohl Kommando- wie auch Leitstrahllenkung finden beim Einzelschuß Anwendung. Andererseits hat aber der Salvenschuß, was die Wahrscheinlichkeit der Treffer anbelangt, wesentliche Vorteile, da durch die größere Flächenbelegung die Trefferwahrscheinlichkeit erhöht und die Unzulänglichkeiten des Lenk- und Steuersystems des Geschosses ausgeglichen werden. Beim Salvenschuß findet jedoch bis heute die Kommando- bzw. Leitstrahllenkung keinen Einsatz, da eine Lenkinformation immer auf mehrere Geschosse einwirken würde.

Die Erfinder haben sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, bei welchem eine geordnete Lenkung jedes einzelnen Geschosses eines Salvenschusses ohne Schwierigkeiten möglich ist und bei dem nur wenige Änderungen an den bisherigen Einrichtungen stattfinden müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß eine Selektion der angebotenen Lenkinformationen durch das Geschoß selbst durchgeführt wird.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, daß das Geschoß selbst nur Informationen, welche für dieses spezielle Geschoß bestimmt sind, aufnimmt bzw. überhaupt nur Informationen zu einem bestimmten Zeitpunkt akzeptiert. Dementsprechend gibt es auch zwei grundsätzliche Verfahren:

In dem einen Verfahren werden baugleiche, zunächst nicht unterscheidbare Geschosse markiert. Den Geschossen wird dabei quasi ein Name gegeben. Beispielsweise geschieht dies durch einen Laser-Leitstrahl, wobei eine Markierung durch Modifikation des Laserlichtes, d. h. der elektromagne­ tischen Wellen, erfolgt. Es kann sich aber auch um ein Digitalsignal handeln, welches jederzeit wieder aufrufbar ist.

Dieses Markierung hat den Vorteil, daß ein markiertes Geschoß nur dann eine Lenkinformation annimmt, wenn es in dieser Lenkinformation auch seine Markierung erkennt. Aus diesem Grunde sollte bevorzugt bei einer ersten Signalübertragung zum Geschoß die Markierung erfolgen, wobei diese erste Signalübertragung bevorzugt beim Verlassen des Rohres stattfindet. Als Über­ tragungseinheit kann dabei die Übertragungseinheit des Lenksystemes selbst dienen, es kann jedoch auch eine selbständige Übertragungseinheit gewählt werden.

Die selbständige Übertragungseinheit kann beispiels­ weise auch auf der Lafette selbst stationiert sein, so daß durch die Übertragungseinheit nur die Markierung, aber nicht die Übertragung der Lenkinformation selbst erfolgt. Hierbei wird ein dauerndes Schwenken der Übertragungseinheit der Lenkinformation von der Rohrmündung zu einer vorbestimmten Stelle der Flugbahn vermieden.

In der Feuerleitstelle wird dann die Markierung des Geschosses sowie der Zeitpunkt des Geschoßabganges gespeichert. In Abhängigkeit von der Geschoßflugzeit wird eine Sollposition für die Geschosse berechnet und mit der tatsächlichen Geschoßposition verglichen. Bei einer Abweichung von einer vorbestimmten Bahn erfolgt dann bei der Kommandolenkung die Abgabe einer ent­ sprechenden Lenkinformation mit der Markierung an das Geschoß, wobei das markierte Geschoß die Lenk­ information aufnimmt und eine entsprechende Bahn­ korrektur vornimmt. Die Korrektur kann dabei beispielsweise über an dem Geschoß vorgesehene Spreng­ kapseln oder über eine Veränderung von an dem Geschoß vorhandenen Windkanälen erfolgen.

Wird ein markiertes Geschoß von einem Leitstrahl begleitet, so kann prinzipiell jederzeit bei einer Bahnabweichung ein Eingriff erfolgen. Allerdings ist eine Korrektur in der Endphase der Flugbahn zu bevorzugen sein, da hier eine genauere Bestimmung der Lenkkommandos und so ein effizienter Einsatz der Steuerenergie möglich ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Verfahrens öffnet das Geschoß in festen Zeit­ abständen nach Verlassen des Rohres Zeitfenster, in denen es Lenkinformationen aufnimmt. Bevorzugt wird beim Abschuß des Geschosses eine Uhr gestartet. Nur während eines fest eingestellten Zeitfensters, das in festen Zeitabständen wiederkehrt, nimmt das Geschoß Lenkinformationen an.

Die Länge des Zeitfensters sowie die Zeitabstände sind dabei typische Kenngrößen des verwendeten Geschosses. Diese und der Zeitpunkt des Geschoßabganges sind der Feuerleitstelle bekannt und erlauben über die berechnete Geschoßflugzeit eine Zuordnung von Lenk­ information und Geschoß. Dieser Variante sind jedoch durch die Kadenz der Waffen Grenzen gesetzt.

Jedes Geschoß, das zu seinem Ziel unterwegs ist, wird in der Feuerleitstelle verwaltet. Dies geschieht anhand der Datenmarkierung bzw. Zeitfenster/Zeitabstand, Zeit­ punkt des Geschoßabganges und der berechneten Geschoß­ flugzeit. Für jedes Geschoß wird separat die Lenk­ information berechnet und an die Übertragungseinheit abgegeben. Als Feuerleitrechner kann ein bereits für den Einsatz konventioneller Munition vorhandener Feuer­ leitrechner Anwendung finden.

Die vorliegende Erfindung umfaßt somit die Berechnung der Lenkkommandos in Falle der Kommandolenkung bzw. die Berechnung der Beleuchter-Richtsignale im Fall der Leitstrahllenkung inkl. der Verwaltung der Geschosse, das Prinzip des Markierens der baugleichen, zunächst nicht unterscheidbaren Geschosse nebst der dazu gehörigen Hard- und Software und das Prinzip der selektiven Auswahl der Lenkinformation durch die Geschosse selbst mit der dazu gehörigen Hard- und Software.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vor allem durch folgende Vorteile aus:

• - baugleiche Geschosse können verwendet werden;
• - es wird nur eine Übertragungseinheit für die Lenk­ information von mehreren Geschossen benötigt;
• - es sind keine Änderungen an der Munitionszuführung, der Waffenelektrik bzw. des Waffensystems erforder­ lich;
• - im Falle der Leitstrahllenkung wird auf einen zusätz­ lichen Sensor für die Vermessung der Geschoßbahn verzichtet;
• - die Berechnung der Lenkkommandos bzw. der Steuer­ signale für die Übertragungseinheit kann durch eine Erweiterung der bestehenden Feuerleitsoftware geschehen. Es wird also nicht in zwingender Weise ein zusätzlicher Rechner erforderlich;
• - die Zielvermessung erfolgt mit den bereits vorhande­ nen Sensoren der Feuerleitstelle, welche auch für den Einsatz von konventioneller Munition verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur eine schematische Darstellung einzelner Steuereinheiten zur Lenkung von aus einem Geschützturm austretender Ge­ schosse.

Bei dem Geschützturm 1 kann es sich um eine bei der Landverteidigung eingesetzte Kanone oder einen bei See­ gefechten eingesetzten Geschützturm handeln. Im er­ findungsgemäßen Verfahren wird beispielsweise bevorzugt eine bereits vielfach eingesetzte 76 mm-Kanone vorge­ schlagen, welche eine Reichweite von etwa 5-7 km hat. Die Kanone 1 sollte auf jeden Fall für den Salvenschuß geeignet sein, d. h. aus dem/den Rohr/en 2 der Kanone 1 treten in bestimmten Abstände Geschosse 3, 4 und 5 aus.

Bei den Geschossen 3, 4 und 5 handelt es sich um Lenk­ munition, deren Flugbahnen 6 verändert werden können. Die Veränderung kann beispielsweise durch an den Geschossen 3, 4 bzw. 5 angebrachte Sprengkapseln oder durch Öffnung von Windfestern od. dgl. geschehen. Nachstehend wird Geschoß 3 auf seiner Flugbahn 6 genauer betrachtet. Die Flugbahnen der Geschosse 4 und 5 sind der Flugbahn 6 ähnlich, jedoch selbst nicht dar­ gestellt.

Dem Geschützturm 1 ist eine Feuerleitstelle 7 zuge­ ordnet, welche im wesentlichen die Aufgabe der Vermessung eines Zieles 8 hat. Die Feuerleitstelle 7 ermittelt durch entsprechende Zielvermessung die Flugbahn 6 und auch Abweichungen des Zieles 8 von der berechneten Position bei Geschoßaufschlag bzw. Abweichungen des Geschosses von der Flugbahn 6.

Der Feuerleitstelle 7 und dem Geschützturm 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Beleuchter zugeordnet, wobei die Verbindung zur Feuerleitstelle 7 durch eine feste Leitung 10 angedeutet ist. Der Beleuchter 9 übernimmt eine Markierung der Geschosse 3, 4 bzw. 5, was durch einen gestrichelten Strahl 11 dar­ gestellt ist. Das Markieren geschieht bei der ersten Signalübertragung zum jeweiligen Geschoß (hier Geschoß 5), in der Regel unmittelbar nach dessen Verlassen des Rohres 2. Als Übertragungseinheit dient dabei diejenige des Lenksystems, welche im vorliegenden Fall in dem Beleuchter 9 integriert ist. Es kann jedoch auch bei­ spielsweise eine zweite, selbständige Übertragungs­ einheit vorgesehen oder an dem Geschützturm 1 selbst montiert sein.

Beim Verlassen des Rohres 2 ist das Geschoß 5 noch unmarkiert. Kurz nach dem Verlassen nimmt es aus dem Empfangssignal nur die "Markierung" an, wobei durch die Markierung dem Geschoß quasi ein Name gegeben wird. Ein Rechner in der Feuerleitstelle 7 leitet zum Zeitpunkt des Geschoßabganges den Vorgang der Markierung ein und merkt sich sowohl diese Markierung als auch den Zeitpunkt des Geschoßabganges. Zusammen mit der berechneten Geschoßflugzeit ist so eine eindeutige Zuordnung von Lenkinformation und Geschoß 3, 4 bzw. 5 möglich. Am Ende einer Geschoß-Mission wird die Markierung zur Kennzeichnung von neuen Geschossen wieder freigegeben. Wird somit eine Lenkinformation, welche eine bestimmte Markierung beinhaltet, ausgesandt, so reagiert darauf nur das Geschoß, welches diese bestimmte Markierung besitzt. Die anderen Geschosse, welche ggfs. in den Bereich der Lenk­ information gelangen, reagieren nicht darauf.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden bei Abschuß aus dem Geschützturm 1 in den Geschossen 3, 4 bzw. 5 jeweils eine Uhr gestartet. Durch diese Uhr wird das Öffnen eines Zeitfensters 12 ermöglicht, wobei dieses Zeitfenster in fest einge­ stellten Zeitabständen geöffnet wird. Nur innerhalb dieses Zeitfensters 12 nimmt das Geschoß 3, 4 bzw. 5 Lenkinformationen an.

Gleichzeitig wird in diesem Ausführungsbeispiel das Zeitfenster 12 von einem Leitstrahl 13 beobachtet, der von dem Beleuchter 9 ausgeschickt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt dieser Leitstrahl 13 einen Kern 14 mit einem bestimmten Öffnungswinkel w.

Eine angebotene Lenkinformation nimmt das Geschoß 3, 4 bzw. 5 nur dann an, wenn das Zeitfenster 12 geöffnet ist bzw. das Geschoß aus der im Leitstrahl 13 vorhandenen Information seine Markierung erkennt. Liegt dann das Geschoß 3 innerhalb des Öffnungswinkels w des Kerns 14, so führt es keine Änderung seiner Flugbahn 6 durch. Liegt es dagegen im Bereich zwischen dem Kern 14 und dem Leitstrahl 13, so erkennt das Geschoß 3, daß seine Zielabweichung zu groß ist. Diese Feststellung führt zu einer Änderung der Flugbahn 6 durch das Geschoß 3.

Liegt das Geschoß 3 (bzw. 4 oder 5) gänzlich außerhalb des Leitstrahles 13, so empfängt es keine Lenk­ information. Eine Korrektur seiner Flugbahn 6 kann dann nicht stattfinden, das Geschoß geht fehl.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung und Änderung der Flugbahn von Geschossen, insbesondere von mehreren Geschossen innerhalb eines Salvenschusses aus einem oder mehreren Rohr/en eines Geschützturmes od. dgl., wobei ein Ziel durch eine Feuerleitstelle vermessen und während des Fluges Lenkinformationen an das Geschoß gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Selektion der angebotenen Lenkinformationen durch das Geschoß selbst durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß markiert wird und dann nur die Lenk­ informationen annimmt, in welchen es seine Markierung erkennt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß beim Verlassen des Rohres markiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung des Geschosses bei der ersten Signalübertragung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Markierung und Zeitpunkt des Geschoßabganges in der Feuerleitstelle gespeichert, eine berechnete Geschoßflugzeit zugeordnet und eine daraus sich er­ gebende Lenkinformation dem markierten Geschoß über­ mittelt wird.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß in festen Zeitabständen nach Verlassen des Rohres Zeitfenster öffnet, in denen es Lenkinformationen aufnimmt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschuß des Geschosses eine Uhr in dem Geschoß gestartet wird, welche in festen Zeit­ abständen die Zeitfenster öffnet.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge der Zeitfenster und/oder die Zeitabstände typische Kenngrößen der verwendeten Geschosse sind.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkinformation in einem Richtstrahl abgegeben wird und entweder die Markierung eines bestimmten Geschosses beinhaltet oder auf ein Zeitfenster eines bestimmten Geschosses gerichtet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erfassen des Geschosses durch den Richt­ strahl innerhalb eines Leitstrahl-Kerns keine Änderung der Geschoßflugbahn erfolgt, sondern nur dann eine Änderung erfolgt, wenn das Geschoß beim Erfassen innerhalb eines Zeitfensters oder beim Erkennen seiner Markierung innerhalb der Grenzen des Richtstrahles, jedoch außerhalb des Kerns liegt.