DE69817267T2

DE69817267T2 - Im-Flug-Programmierverfahren für Auslösungsmoment eines Geschosselements, Feuerleitung und Zünder zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE69817267T2
Application number: DE69817267T
Authority: DE
Inventors: Gerard Lamorlette; Thierry Bredy
Original assignee: Giat Industries SA
Current assignee: Nexter Munitions SA
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1998-03-14
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2018-03-15
Also published as: FR2761767B1; FR2761767A1; EP0887613A3; EP0887613A2; DE69817267D1; EP0887613B1; US6216595B1; DK0887613T3

Description

Das technische Gebiet der Erfindung betrifft Verfahren, die die Programmierung eines Auslösezeitpunktes eines Projektilelementes von einer Feuerleitung einer Waffe aus im Flug ermöglichen.
Die von einer Kanone abgeschossenen Projektile haben theoretisch eine wohl bekannte ballistische Flugbahn.
Dennoch sind gewisse nicht reproduzierbare äußere Faktoren geeignet, auf die Flugbahn einzuwirken.
Es ist beispielsweise bekannt, dass die Anfangsgeschwindigkeit (V₀) des Projektils von einer Pulverladung zur Anderen in Abhängigkeit von den Abschussbedingungen (Temperatur, Streuung der Pulvereigenschaften, Verschleiß des Rohres ...) um einige Prozent variieren kann. Daraus resultieren Abweichungen im Bereich des Aufpralles des Projektils am Boden, die in der Größenordnung von 1 bis 35 km liegen können.
Die atmosphärischen Bedingungen sowie die Abweichungen bezüglich des Widerstandsbeiwertes des Projektils wirken auch beträchtlich auf dessen Flugbahn ein.
Um die Schussgenauigkeit zu verbessern, ist es bekannt, einem Projektil einen Befehl zur Korrektur der Flugbahn zu übermitteln.
Das Patent US3995792 offenbart beispielsweise ein Projektil, dessen Ist-Flugbahn mit einem Laser-Bahnverfolgungsmittel gemessen wird. Eine Feuerleitung berechnet an hand von dieser Messung die Abweichung zwischen der Ist-Flugbahn und der theoretischen Flugbahn und übermittelt dem Projektil Befehle zur Korrektur, die es ermöglichen, die Ist-Flugbahn an die theoretische Flugbahn anzunähern.
Die Korrektur der Flugbahn wird zum Beispiel mit Hilfe von Impulsgeneratoren oder Steuerflächen erzielt.
Ein Nachteil einer derartigen Lösung sind ihre Kosten. Tatsächlich zieht die Flugbahnverfolgung des Projektils den Einsatz von leistungsfähigen (somit teuren) Mitteln nach sich, deren Reichweite 15 km überschreitet.
Derartige Bahnverfolgungs-Mittel sind auch voluminös und ihr Einsatz ist heikel.
Außerdem schadet die Laser-Bahnverfolgung, die über einen großen. Teil der Flugbahn des Projektils erfolgt, der Geheimhaltung des Abschusses und läuft Gefahr, die Lokalisierung der Artillerie durch gegnerische Streitkräfte zu erleichtern.
Es ist ebenfalls ein völlig autonomes Projektil bekannt, das sich mittels eines Satellitennavigationssystems (GPS) selbst lokalisiert.
Das Projektil empfängt vor dem Abschuss eine Programmierung, die ihm seine theoretische Flugbahn und seinen gewünschten Auftreffpunkt am Boden angibt. Es misst selbst seine Ist-Flugbahn und steuert mit Hilfe geeigneter Algorithmen den Einsatz von Mitteln zur Korrektur der Flugbahn.
Ein derartiges Projektil ist sehr teuer, weil es eine Elektronik mit einbezieht, die mit einer Vorrichtung zur Selbstlokalisierung durch Satelliten verknüpft ist. Außerdem ist das System zur Selbstlokalisierung voluminös und ist der Tragfähigkeit des Projektils abträglich.
Das Patent WO84/03759 offenbart eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Streuung von Artillerieabschüssen zu reduzieren. Diese Vorrichtung verwendet einen Geschwindigkeitsmesser, ein Radar zur Bahnverfolgung des Projektils und Mittel zur Funkübertragung.
Das Radar gewährleistet die Bahnverfolgung über die gesamte Flugbahn des Projektils und ein weiteres Radar überwacht die Position des Ziels. Die Feuerleitung schickt zu einem gegebenen Zeitpunkt einen Befehl zur Korrektur der Flugbahn zum Projektil, um es näher an sein Ziel zu bringen.
Eine derartige Vorrichtung ist teuer einzusetzen, weil zwei Radars bereitgestellt werden: Eines für die Verfolgung des Zieles, das Andere für die des Projektils. Die Geheimhaltung ist auch nicht gewährleistet, weil der Korrekturbefehl auf der Flugbahn sehr weit von der Abschussplattform entfernt geschickt wird.
Das Dokument WO96/25641 offenbart ein Verfahren zur Korrektur einer Flugbahn eines ballistischen Projektils durch radial wirkende Impulsgeneratoren. Dieses Korrekturverfahren benutzt eine Feuerleitung, die mit einem Feuerleitradar verbunden ist, das es erlaubt, das Projektil zu verfolgen, um seine Ist-Flugbahn zu bestimmen, und ein System zur Messung der Anfangsgeschwindigkeit des Projektils. Eine derartige Vorrichtung ist ebenfalls komplex in der Benutzung.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen (und eine zugeordnete Feuerleitung), das die Programmierung eines Auslösezeitpunktes eines Projektilelementes im Flug erlaubt, wobei das Verfahren und die Feuerleitung keine der Nachteile der bekannten Systeme aufweisen.
So erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, die Schussgenauigkeit beträchtlich zu erhöhen, wobei dabei keine teure Ausrüstung benötigt wird.
Es schadet außerdem nicht der Geheimhaltung des Waffensystems.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Zünder, der dafür vorgesehen ist, ein Projektil auszurüsten und die durch das erfindungsgemäße Verfahren übermittelte Programmierung zu empfangen.
Dieser einfache und kostengünstige Zünder kann an jede Art von Projektil angepasst werden und ermöglicht es so,. die Schussgenauigkeit herkömmlicher Projektile, die sich bereits in den Beständen der Streitkräfte befinden, auf einfache Art und Weise zu verbessern.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren, das die Programmierung eines Auslösezeitpunktes eines Projektilelementes von einer Feuerleitung einer Waffe aus im Flug ermöglicht, wobei in dem Verfahren die Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils gemessen wird, dann die Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil entfernt, an wenigstens einem weiteren Punkt seiner Flugbahn nach dem Austritt aus dem Waffenrohr gemessen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messungen der Anfangsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil entfernt, mit Hilfe eines gleichen Geschwindigkeitsmessers bewerkstelligt werden und dass von diesen gemessenen Werten ausgehend ein optimaler Auslösezeitpunkt für das Projektilelement in der Weise bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen dem Ist-Aufprall und dem Soll-Aufprall am Boden für das Projektil oder eine Nutzlast, die es auf der Flugbahn freisetzt, minimiert wird, dann wird eine Programmierung oder eine Korrektur der Programmierung, die diesem optimalen Auslösezeitpunkt Rechnung trägt, dem Projektil übermittelt.
Zum Bestimmen des optimalen Auslösezeitpunktes kann Vorteilhafterweise:

– die Abweichung im Bereich des vorhergesehenen Aufpralls am, Boden, der auf die gemessene Veränderung der Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils zurückzuführen ist, bestimmt werden,
– daraus auf die vorhergesehene Abweichung im Bereich des Aufpralls am Boden geschlossen werden, die auf die Veränderung des aerodynamischen Widerstands zurückzuführen ist, indem von einer Messung der Geschwindigkeit des sich Entfernens die Veränderung der Geschwindigkeit des sich Entfernens, die auf die Veränderung der Anfangsgeschwindigkeit zurückzuführen ist, abgezogen wird,
– die zwei vorhergesehenen so ausgewerteten Abweichungen hinzugefügt werden.

Zum Bestimmen des optimalen Auslösezeitpunktes kann auch:

– die vorhergesehene Abweichung im Bereich des Aufpralls am Boden bestimmt wird, indem eine lineare Verknüpfung der an wenigsten zwei Punkten gemessenen Geschwindigkeitsabweichung vorgenommen wird.

Gemäß einer Variante kann:

– vor dem Abschuss ein theoretischer Auslösezeitpunkt programmiert werden, der Eigenschaften der gesuchten theoretischen Flugbahn berücksichtigt,
– dem Projektil nach dem Abschuss eine Korrektur der anfänglichen Programmierung übermittelt werden.

Alternativ kann dem Projektil nach dem Abschuss eine Programmierung in Form eines Auslösezeitpunktes übermittelt werden, welcher von einem Referenzzeitpunkt aus zurückgerechnet wurde.
In all den Fällen wird die Übermittlung zum Projektil in den ersten Augenblicken der Flugbahn des Projektils bewerkstelligt, zum Beispiel bei einem Abstand zur Waffe von kleiner oder gleich zehn Kilometern.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Feuerleitung, die ein solches Verfahren verwendet, wobei die Feuerleitung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Geschwindigkeitsmesser, der die Messung der Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils sowie die Messung der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil entfernt, an wenigstens einem weiteren Punkt seiner Flugbahn nach dem Verlassen des Waffenrohres, gewährleistet, einen Rechner und Mittel zur Übermittlung umfasst.
Der Geschwindigkeitsmesser bedient sich Vorteilhafterweise der Radar-Technologie.
Die Mittel zur Übermittlung können aus dem Radar-Geschwindigkeitsmesser selbst gebildet werden.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein programmierbarer Zünder, der dafür vorgesehen ist, in einem Projektil eingesetzt und durch eine derartige Feuerleitung programmiert zu werden, wobei der Zünder dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen Zeitgeber, einen Empfänger, eine Recheneinheit und ein Element, dessen Auslösung auf der Flugbahn betätigt wird, umfasst.
Das auf der Flugbahn ausgelöste Element kann ein Mittel zum Abbremsen des Projektils, das seinen aerodynamischen Widerstand verändert, oder auch eine pyrotechnische Ladung zum Ausstoß wenigstens einer Teilmunition sein.
Einer der Vorteile der Erfindung ist, dass sie eine schnelle Erfassung einer geschätzten Flugbahn des Projektils mit einfachen und Kosten sparenden Mitteln ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie die Geheimhaltung des Abschusses begünstigt, wobei die Messungen der Geschwindigkeit des sich Entfernens von geringer Zahl sind (ein bis drei), die punktuell und nicht kontinuierlich und in geringem Abstand zur Waffe durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Programmierung des Zünders bei einem reduzierten Abstand der Waffe erfolgt, was die Zuverlässigkeit der Programmierung verbessert und ihre Anfälligkeit auf Störungen vermindert.
Die Erfindung wird anhand der Lektüre der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verständlicher, wobei die Beschreibung sich auf die beigefügten Figuren bezieht, in denen:
1 schematisch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von einer Artillerie aus darstellt,
2 einen Algorithmus schematisch darstellt, der es, ausgehend von zwei Messungen der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil 3 entfernt, erlaubt, die Abweichung, die in der Nähe des Zieles zu beobachten wäre, zu bestimmen,
3 schematisch einen weiteren Algorithmus darstellt, der es erlaubt, die Abweichung zu bestimmen,
4 ein Blockbild ist, das die fest mit der Waffe verbundene Feuerleitung und den vom Projektil getragenen Zünder darstellt,
5a und 5b eine besondere Ausführungsform des Zünders darstellen, jeweils in Flugposition und Abbremsposition,
6 schematisch eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von einer Artillerie aus darstellt.
Bezug nehmend auf 1 versucht eine Artillerie 1, wie ein Fahrzeug mit Eigenantrieb, ein Ziel 2 mit Hilfe eines Projektils 3 zu erreichen. Die theoretische, ballistische Flugbahn des Projektils wird durch die Kurve 4 dargestellt. Eine in die Artillerie 1 integrierte Feuerleitung (nicht dargestellt) bestimmt in Abhängigkeit der Koordinaten des Ziels 2 und des Fahrzeuges 1 mit Eigenantrieb die vertikalen und horizontalen Winkel, die dem Rohr 5 zu verleihen notwendig sind, sowie die Treibladung, die zu verwenden notwendig ist, um die theoretische Flugbahn 4 zu erzielen.
Insbesondere unter Berücksichtigung der Streuungen der Eigenschaften des Pulvers und jener, die durch die Temperatur bedingt sind, wird die Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils am Austritt des Waffenrohres nicht die Gewünschte sein.
Außerdem wird der Widerstand (oder der aerodynamische Luftwiderstand) des Projektils nicht völlig beherrscht (er hängt insbesondere vom Profil des Gürtels des Projektils am Austritt aus dem Rohr ab, somit von dessen Verschleiß).
Der Wind hat ebenfalls einen Einfluss auf die Flugbahn des Projektils 3.
Daraus ergibt sich für das Projektil 3 eine Ist-Flugbahn 6, die beträchtlich von der theoretischen Flugbahn abweicht, und die zu einer Abweichung E im Bereich des Aufpralles des Projektils am Boden führt.
Konkret konnte gezeigt werden, dass bei einer Veränderung der V₀ von 1% sich eine Abweichung. von 600 m in Bezug auf den anvisierten Punkt bei einer Entfernung von 35 km von der Artillerie ergibt.
Es ist ebenfalls verifiziert worden, dass die Veränderungen des aerodynamischen Widerstandsbeiwertes des Projektils 2% erreichen konnten und zu einem Fehler von 900 m in Bezug auf den anvisierten Punkt bei einem Abstand von 35 km führten.
Es war bis jetzt bekannt, die V₀ mit Hilfe eines Geschwindigkeitsmessers 7, zum Beispiel Radar, zu messen, um diese Messung für den Abschuss des folgenden Projektils zu berücksichtigen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung schlägt vor, nicht nur die V₀, sondern auch wenigstens einen weiteren Wert (V₁) der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil 3 entfernt, zu messen.
Die zweite Messung V₁ wird bei einem Abstand von der Waffe in der Größenordnung von 5 000 m bewerkstelligt.
Die mit Hilfe eines Doppler-Geschwindigkeitsmessers gemessenen Geschwindigkeiten sind Geschwindigkeiten des sich Entfernens, das heißt entlang einer Linie, die den Geschwindigkeitsmesser mit dem Projektil verbindet.
Die Feuerleitung verfügt somit über zwei Ist-Werte der Geschwindigkeit. Sie kann daraus auf eine Approximation der Ist-Flugbahn 6 und insbesondere der Anfangsgeschwindigkeit und des Widerstandsbeiwertes schließen.
Bei einer ersten besonderen Ausführungsform ist das Projektil ein Explosivprojektil, das dafür vorgesehen ist, eine Flugbahn bis zum Boden zu besitzen.
Damit es am Boden im Bereich des Zieles 2 ankommt, ist es somit notwendig, die Flugbahn des Projektils zu korrigieren.
Es können zum Beispiel auf einen pyrotechnischen Impulsgenerator zurückgegriffen oder auch entfaltbare Steuerflächen verwendet werden.
Es ist insbesondere vorteilhaft, eine Vorrichtung vorzusehen, die es erlaubt, den aerodynamischen Widerstand des Projektils zu vergrößern, zum Beispiel entfaltbare Bremsklappen.
Das Entfalten einer derartigen Vorrichtung bewirkt ein Abbremsen des Projektils und eine Veränderung seiner ballistischen Flugbahn.
In Abhängigkeit von den Eigenschaften der gewählten Abbremsvorrichtung und ausgehend von den vorangegangenen Geschwindigkeitsmessungen, kann die Feuerleitung in der Weise auf einen optimalen Auslösezeitpunkt für das Projektilelement schließen, dass die Abweichung E zwischen dem wahren Aufprall und dem gewünschten Aufprall am Boden minimiert wird.
Dieser Auslösezeitpunkt entspricht dem Punkt A, der in 1 dargestellt ist. Nach diesem Punkt A bringt die vom Projektil gefolgte Flugbahn 8 den Aufprall des Projektils am Boden näher an das Ziel 2 heran, indem so die Abweichung E minimiert wird.
Nach Berechnung des optimalen Auslösezeitpunktes wird dieser Wert zum Projektil übermittelt, zum Beispiel mit Hilfe des Geschwindigkeitsmessers oder auch durch gesonderte Funkverbindung.
Konkret reicht es bei der Determinierung der Feuerleitung aus, die Abbremseigenschaften der Vorrichtung bei der Veränderung des Widerstandes zu kennen.
Schusstabellen werden erstellt (mit Hilfe von vorangehenden Versuchen und Berechnungen), die es erlauben, für jede theoretische Flugbahn (die durch die Abschusswinkel und die Anfangsgeschwindigkeit festgelegt wird) die Abweichungen E in Bezug auf , den anvisierten Punkt in Abhängigkeit der gemessenen Abweichungen zu korrelieren. Diese Korrelationen werden sowohl für die Anfangsgeschwindigkeit als auch für eine spätere Geschwindigkeit festgelegt, wobei diese zweite Geschwindigkeitsmessung es erlaubt, den durch die Veränderung des aerodynamischen Ist-Widerstandes des Projektils bedingten Teil der Abweichung abzuschätzen.
Die erstellten Algorithmen erlauben es, für eine gegebene theoretische Flugbahn (somit V₀ theoretisch und gegebene Abschusswinkel) und ausgehend von zwei aufeinander folgenden Messungen der Geschwindigkeit des sich Entfernens, auf den Zeitpunkt zu schließen, zu dem die Vorrichtung zur Erhöhung der Widerstandes (oder zum Abbremsen) entfaltet werden soll.
2 zeigt ein Beispiel für einen Algorithmus, der es, ausgehend von zwei Messungen der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil entfernt, erlaubt, die Abweichung, die in der Nähe des Zieles zu beobachten wäre (ohne Korrektur der Flugbahn), zu bestimmen.
Schritt 18 entspricht der Messung von V₀, der gemessene Wert wird mit V₀th (V₀ theoretisch) verglichen, welcher abgespeichert ist (Schusstabellen). Der Rechner errechnet daraus ein ΔV₀, das die gemessene Abweichung darstellt.
Der Schritt 19 entspricht der Messung von V₁. Dieser gemessene Wert wird mit einem Wert V₁th (theoretisch) verglichen, welcher abgespeichert ist (andere Schusstabelle), was es erlaubt, daraus auf die Abweichung von V₁ zu schließen, genannt ΔV₁.
Die gemessene Abweichung von V₁ entspricht zum Teil der Abweichung, die für V₀ festgestellt wurde und zum Teil dem Einfluss des aerodynamischen Ist-Widerstandes.
Es wird auch eine Funktion h abgespeichert, die ΔV₁ mit ΔV₀ verknüpft (Block 20). Es wird folglich (Komparator 21) die Differenz zwischen der gemessenen ΔV₁ und jener, die sich unter Berücksichtigung der gemessenen ΔV₀ ergibt, berechnet. Diese Differenz wird ΔV₁D bezeichnet und entspricht der nur durch den aerodynamischen Ist-Widerstand bedingten Abweichung der Geschwindigkeit.
Es wird einerseits (Block 26) die Funktion f, die die vorläufige, festgestellte Abweichung in der Nähe des Zieles für eine durch die Anfangsgeschwindigkeit (ΔV₀) bedingte gegebene Veränderung der Geschwindigkeit angibt, in einer Schusstabelle gespeichert.
Es wird andererseits (Block 22) die Funktion g, die die vorläufige, festgestellte Abweichung in der Nähe des Zieles für eine durch den aerodynamischen Widerstand (ΔV₁D) bedingte gegebene Veränderung der Geschwindigkeit angibt, in einer anderen Schusstabelle gespeichert.
Es werden schließlich (Summierer 23) die zugleich durch die Veränderung der Anfangsgeschwindigkeit und die Veränderung des Widerstandes bedingten Abweichungen zugefügt, um daraus auf die Abweichung E zu schließen, die in Bezug auf das Ziel festgestellt wird.
Es wird dann ein weiterer Algorithmus verwendet, um den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem eine Korrektur der Flugbahn angewendet werden muss, um die Abweichung E zu minimieren. Der optimale Zeitpunkt hängt von den Eigenschaften der verwendeten Abbremsmittel ab, die Eigenschaften sind in der Feuerleitung abgespeichert.
3 stellt eine Variante des vorangegangenen Algorithmus dar, bei dem die Abweichungen ΔV₀ und ΔV₁ jeweils mit den Koeffizienten μ₀ (Block 27) und μ₁ (Block 28) multipliziert werden, die aus den besonderen Schusstabellen ausgelesen werden und die von den Schussbedingungen (Schusswinkel und Anfangsgeschwindigkeiten) abhängen.
Die vorläufige Abweichung E wird dadurch erhalten, das die Summe (Summierer 29) aus μ₀ × ΔV₀ + μ₁ × ΔV₁ gebildet wird.
Die Tabelle der Koeffizienten μ₀ und μ₁ werden durch Berechnung (und/oder Versuche) bestimmt.
Es wird andererseits in einer anderen Schusstabelle (Block 30) eine Funktion k gespeichert, die in Abhängigkeit von der vorläufigen Abweichung E den Zeitpunkt tc zur Korrektur, die zum Projektil geschickt werden muss, in der Weise angibt, das die erzielte Abweichung minimiert wird.
Diese Funktion k hängt von den Eigenschaften der verwendeten Abbremsmittel ab.
Der Vorteil einer derartigen Vorrichtung liegt darin, dass sie auf extrem einfache Art und Weise eingesetzt werden kann, indem ein herkömmlicher Doppler-Geschwindigkeitsmesser verwendet wird. Es ist somit nicht mehr notwendig, auf ein Radar zurückzugreifen, das eine Bahnverfolgung über den größten Teil der Flugbahn hinweg gewährleistet. Daraus ergibt sich eine wesentliche Einsparung und eine Verbesserung der Geheimhaltung.
Als Zahlenbeispiel ist für einen Abschuss in einer Entfernung von 35 km die festgestellte Abweichung beim Aufprall am Boden ungefähr 560 m für ein Projektil, das ohne Korrekturvorrichtung ausgerüstet ist. Sie liegt nahe bei 150 m für ein Projektil, das mit einem Mittel zum Abbremsen auf der Flugbahn ausgerüstet ist und mit dem Programmierverfahren gemäß der Erfindung eingesetzt wird.
4 stellt schematisch einerseits die Feuerleitung 9, die ein derartiges Verfahren verwendet, und andererseits den Zünder 10 dar, der das Projektil 3 bestückt.
Die Feuerleitung umfasst einen Rechner 11, ein Programmierinterface 12 und einen Radar-Doppler-Geschwindigkeitsmesser.
Der Zünder 10 enthält einen Zeitgeber 13, einen Empfänger 14 der Programmierbefehle, der mit einer Antenne 15 verbunden ist, eine Recheneinheit 16 und ein Element 17, dessen Auslösung auf der Flugbahn betätigt wird und das zum Beispiel das Entfalten der Abbremsmittel bewirkt. Er enthält auch eine Energiequelle (bekannter Bauart und nicht dargestellt) wie eine Batterie, die durch den Abschuss des Projektils scharf gemacht werden kann.
Die Antenne 15 wird zum Beispiel in Form einer eine gedruckte Schaltung (oder Patch) tragenden Platte ausgeführt, die an der Wand des Zünders angeordnet ist.
Der Rechner 11 der Feuerleitung umfasst verschiedene Speicher oder Register, welche die Schusstabellen speichern, die die theoretischen Geschwindigkeitswerte V₀ und V₁ in Abhängigkeit der Visiere und verwendeten Treibladungen angeben.
Er umfasst auch die Rechenalgorithmen, die es ermöglichen, die bewerkstelligten Geschwindigkeitsmessungen angemessen auszuwerten (zum Beispiel der Algorithmus der 2).
Er enthält auch den Algorithmus, der es erlaubt, in Abhängigkeit von der vorläufigen Abweichung E in Bezug auf das anvisierte Ziel und zum Beispiel von den Abbremseigenschaften des Elementes 17 den optimalen Auslösezeitpunkt des Elementes 17 zu bestimmen, der es ermöglicht, die Abweichung E zu minimieren.
Nach Berechnung des optimalen Auslösezeitpunktes des Elementes 17 übermittelt die Feuerleitung 9 dem Zünder 10 eine Programmierinformation der Recheneinheit 16.
Diese Information kann über Funk mit einem Funksender (nicht dargestellt) oder auch durch den Geschwindigkeitsmesser 7 übermittelt werden, indem die Radarfrequenz als Träger verwendet wird.
Die Antenne 15 des Zünders empfängt diese Programmierinformation, die eventuell durch den Empfänger 14 dekodiert und in ein numerisches Signal umgewandelt wird. Die Programmierung wird nun in einen Speicher oder ein Register der Recheneinheit 16 eingegeben, die das Element 17 zum gewünschten Zeitpunkt auslöst.
Der Zünder umfasst bekannte und nicht dargestellte Mittel, die es ermöglichen, den Abschusszeitpunkt zu bestimmen.
Die übermittelte Programmierung kann einem Zeitintervall entsprechen, das vom Abschusszeitpunkt an oder auch von einem anderen, von der Feuerleitung übermittelten Referenzzeitpunkt t₀ an heruntergezählt wird.
Die Recheneinheit des Zünders enthält nun zugleich eine Information bezüglich des Referenzzeitpunktes als auch eine Information bezüglich der Dauer, die den Referenzzeitpunkt vom Zeitpunkt, an dem das Element 17 ausgelöst werden muss, trennen muss. Es ist für sie nun ausreichend, die Zeit zu messen (gegeben durch den Zeitgeber 13), die vom Referenzzeitpunkt an vergeht, ständig diese Zeit mit der programmierten Zeitdauer zu vergleichen und das Element 17 auszulösen, wenn die tatsächlich vergangene Zeit gleich der programmierten Zeit ist.
Alternativ kann der Zünder 10 eine vorausgehende Programmierung in der Waffe erhalten, die ihm einen Auslösezeitpunkt des Elementes 17 angibt, der einer zu korrigierenden theoretischen Abweichung E entspricht, wobei die berechnete Abweichung bekannte Abschussbedingungen berücksichtigt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt es, bestimmte Ist-Parameter des entsprechenden Abschusses zu berechnen (Anfangs-Ist-Geschwindigkeit, Abnahme der Geschwindigkeit bedingt durch den wahren aerodynamischen Widerstand). Es leitet eine geschätzte Abweichung E her und sendet eine einfache Modifikation der anfänglichen Programmierung an den Zünder, um den Unterschied zwischen der vorhergesehenen, theoretischen Abweichung E und der geschätzten Abweichung E zu berücksichtigen.
Es ist selbstverständlich möglich, die Verteilung der Komponenten zwischen der Feuerleitung 9 und dem Zünder 10 zu modifizieren.
Es können zum Beispiel die durch den Radar-Doppler gemessenen Werte der Geschwindigkeit des sich Entfernens an den Zünder übermittelt werden, der Zünder enthält dann die Algorithmen, die es ihm ermöglichen, selbst den Auslösezeitpunkt zu bestimmen.
5a zeigt als Beispiel einen Zünder 10, der einen vorderen Abschnitt 10a und einen hinteren Abschnitt 10b aufweist. Der hintere Abschnitt 10b enthält verschiedene elektronische Schaltungen und insbesondere die Recheneinheit 16, die mit der Antenne 15 verbunden ist.
Der vordere Abschnitt 10a enthält das Element 17, das hier durch eine pyrotechnische Ladung gebildet wird, die durch einen elektrischen Zünder initiiert wird.
Der vordere Abschnitt 10a und. der hintere Abschnitt 10b werden durch eine kreisförmige Sollbruchstelle 24 getrennt. Der vordere Abschnitt 10a kann zum Beispiel durch eine dünne Hülle aus Stahl gebildet werden, die durch Anklemmen oder Klebung in einer vom hinteren Abschnitt 10b getragenen Vertiefung befestigt wird.
Zum optimalen Zeitpunkt, der durch die Feuerleitung bestimmt wird und in der Recheneinheit 16 enthalten ist, bewirkt diese Letztere die Initiierung der pyrotechnischen Ladung 17. Die Zunahme des Druckes, der sich im Inneren des vorderen Abschnittes 10a ergibt, führt seine Trennung vom hinteren Abschnitt 10b mit sich.
Dieser Ausstoß des vorderen Abschnittes 10a bewirkt eine abrupte Änderung des Profils des Zünders 10, welcher der aerodynamischen Strömung nun eine ebene Fläche 25 gegenüber stellt (5b).
Es ergibt sich daraus ein Abbremsen des Projektils und eine Veränderung seiner ballistischen Flugbahn, welche von der Flugbahn 6 zur Flugbahn 8 (siehe 1) wandert und so das Projektil 3 dem Ziel 2 näher bringt.
Ganz offensichtlich sind die Kennlinien des durch die ebene Fläche 25 bewirkten Abbremsens in Form einer Schusstabelle in die Feuerleitung 9 integriert worden, was es dieser Letzteren erlaubt, den optimalen Auslösezeitpunkt zu bestimmen, der es ermöglicht, die Abweichung E zu minimieren.
Der Vorteil eines derartigen Zünders liegt darin, dass er sehr kompakt ist. Sein gesamter Raumbedarf übersteigt nicht den von gewöhnlichen Artilleriezündern. Es ist somit möglich, ihn an allen herkömmlichen Artilleriegranaten zu verwenden, mit der die Streitkräfte ausgestattet sind, und so die Leistungen der Artilleriesysteme zu verhältnismäßig geringen Kosten zu steigern.
Es ist selbstverständlich möglich, verschiedene aerodynamische Abbremsmittel zu wählen, zum Beispiel Flügel oder entfaltbare Bremsklappen. Das Element 17 kann dann ein Mikromotor sein oder ein pyrotechnisches. Mittel oder auch eine Fliehkraftvorrichtung, die das Entfalten der Flügel gewährleisten.
Die Abbremseigenschaften dieser Mittel werden auch bestimmt und in der Feuerleitung 9 abgespeichert, mehrere Arten von Zündern, die verschiedene Abbremsmittel besitzen, können ebenfalls von der gleichen Feuerleitung geführt werden.
Die vorangegangene Beschreibung erfolgte in Bezug auf eine Sprenggranate, die einen theoretischen Auftreffpunkt am Boden besitzt, in Bezug auf den die Feuerleitung eine vorläufige Abweichung bestimmt, die zu minimieren sie bestrebt ist.
Die Erfindung kann auch für eine Granate verwendet werden, deren Wirksamkeit sich nicht aus einem wirklichen Aufprall am Boden ergibt, sondern, die auf der Flugbahn gelenkte oder ungelenkte Teilmunitionen freisetzt.
In diesem Fall bleibt das Prinzip der Funktionsweise das gleiche. Die berechneten Flugbahnen werden in Bezug auf einen theoretischen Aufprall am Boden berechnet und die Korrektur der Flugbahn wird immer in der Weise gesteuert, dass die theoretische Abweichung minimiert wird.
Der verwendete Zünder hat in diesem Fall eine komplementäre Funktion, die es ist, den Ausstoß der Teilmunition oder Teilmunitionen zu einem gegebenen Zeitpunkt auszulösen.
Die bekannten Zeitzünder empfangen eine Programmierung über die Dauer des Fluges, an dessen Ende der Ausstoß betätigt werden muss, dieser Ausstoß erfolgt gewöhnlich in den letzten Augenblicken der Flugbahn, zu einem Zeitpunkt, zu dem sich das Projektil in ungefähr 500 bis 1000 m Höhe in Bezug auf den Boden befindet.
Der Zünder gemäß der Erfindung steuert auch den Ausstoß, aber zu einem Zeitpunkt, der in der Weise korrigiert wird, dass die Modifikation der Flugbahn, die erfolgt ist, berücksichtigt wird. Diese neue Programmierung des Ausstoßzeitpunktes kann dem Zünder durch die Feuerleitung zum selben Zeitpunkt übermittelt werden wie die Programmierung des Zeitpunktes der Korrektur der Flugbahn.
Sie kann auch Vorteilhafterweise durch die Recheneinheit des Zünders in Abhängigkeit des von der Feuerleitung erhaltenen Auslösezeitpunktes des Korrekturmechanismus berechnet und mit Hilfe eines geeigneten Algorithmus im Zünder abgespeichert werden.
Es ist schließlich durch das Verfahren gemäß der Erfindung möglich, nicht nur eine Korrektur der Flugbahn zu einem gegebenen Zeitpunkt sondern auch einen Ausstoßbefehl der Teilmunitionen auf der Flugbahn zu programmieren. In diesem Fall ist das Element 17 die pyrotechnische Ladung zum Ausstoß der Teilmunitionen.
6 zeigt schematisch eine derartige Einsatzform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Die theoretische, ballistische Flugbahn des Projektils wird durch die Kurve 4 dargestellt. Im Bereich des Punktes Dth dieser Kurve stößt das Projektil 3 Teilmunitionen (hier drei) aus, welche nun theoretischen Flugbahnen 4.1, 4.2 und 4.3 folgen, die sie zum Aufprallen am Boden in der Zielzone 2 führen.
Unter Berücksichtigung von Flugstörungen ist die vom Projektil 3 eingenommene wahre Flugbahn nach dem Abschuss diejenige, die durch die Kurve 6 dargestellt wird.
Die normale Auslösung des Zünders. führt zu einer Streuung der Teilmunitionen von einem Punkt DR an auf dieser Flugbahn. Die Teilmunitionen folgen nun Flugbahnen 6.1, 6.2 und 6.3, welche sie in eine Zone 31 führen, die von der Zielzone 2 verschieden ist und einen mittleren Abstand zu dieser hat, der einer Abweichung E entspricht.
Um diese Abweichung E zu minimieren, verwendet der benutzte Zünder 10 das Verfahren gemäß der Erfindung.
Er steuert so den Ausstoß zu einem Zeitpunkt, der in der Weise korrigiert wird, dass die Modifikation der Flugbahn, die für das Projektil erfolgt ist, berücksichtigt wird.
Der Ausstoß erfolgt nun im Bereich des Punktes A auf der wahren Flugbahn 6, wobei der Punkt vor dem theoretischen Ausstoßpunkt DR angeordnet ist. Die Teilmunitionen folgen nun Flugbahnen 8.1, 8.2 und 8.3, welche sie in die Zielzone 2 führen.
Die Feuerleitung bestimmt folglich in Abhängigkeit von gemessenen Geschwindigkeiten nicht die Abweichung zwischen dem theoretischen und vorhergesehenen Aufprall am Boden für das Projektil selbst, sondern die Abweichung für die Ankünfte der Teilmunition oder Teilmunitionen am Boden (das heißt die Abweichung zwischen den Zonen 2 und 31).
Der optimale, von der Feuerleitung bestimmte Zeitpunkt ist nun derjenige, zu dem der Ausstoß der Teilmunitionen ausgelöst werden muss, damit diese Letzteren die Zielzone 2 trotz der Abweichung der Ist-Flugbahn von der theoretischen Flugbahn bearbeiten können.
Die zuvor in Bezug auf die 2 und 3 beschriebenen Schusstabellen, und insbesondere jene, welche den Auslösezeitpunkt (tc) in Abhängigkeit von der vorläufigen Abweichung E angibt, werden nicht in Abhängigkeit von Eigenschaften eines Abbremsmittels (hier nicht vorhanden) sondern in Abhängigkeit mittlerer ballistischer Flugbahnen der Teilmunitionen für einen gegebenen Punkt einer Flugbahn festgelegt.
Als Variante ist es selbstverständlich möglich, ein Verfahren einzusetzen, bei dem eine zweite Messung der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil entfernt, oder auch mehrere aufeinander folgende Messungen dieser Geschwindigkeit oder auch eine ständige Messung dieser Geschwindigkeit über einen Teil der anfänglichen Flugbahn des Projektils hinweg durchgeführt werden.
In all den Fällen werden diese Messungen in einem von der Waffe reduzierten Abstand (kleiner als 10 km) durchgeführt, was den Einsatz von einfachen und leistungsschwachen Übertragungsmitteln ermöglicht und die Geheimhaltung des Abschusses begünstigt.

Claims

Verfahren, das die Programmierung eines Auslösezeitpunktes eines Elementes (17) eines Projektils (3) von einer Feuerleitung (9) einer Waffe (1) aus im Flug ermöglicht, wobei in dem Verfahren die Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils (3) gemessen wird, dann die Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil (3) entfernt, an wenigstens. einem weiteren Punkt seiner Flugbahn nach dem Austritt aus dem Waffenrohr gemessen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messungen der Anfangsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil entfernt, mit Hilfe eines gleichen Geschwindigkeitsmessers bewerksteligt werden und dass von diesen gemessenen Werten ausgehend ein optimaler Auslösezeitpunkt für das Projektilelement (17) in der Weise bestimmt wird, dass die Abweichung zwischen dem Ist-Aufprall und dem Soll-Aufprall am Boden für das Projektil oder eine Nutzlast, die es auf der Flugbahn freisetzt, minimiert wird, dann wird eine Programmierung oder. eine Korrektur der Programmierung, die diesem optimalen Auslösezeitpunkt Rechnung trägt, dem Projektil übermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des optimalen Auslösezeitpunktes, wird/werden: – die Abweichung im Bereich des vorhergesehenen Aufpralls am Boden, der auf die gemessene Veränderung der Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils zurückzuführen ist, bestimmt wird, – daraus auf die vorhergesehene Abweichung im Bereich des Aufpralls am Boden geschlossen, die auf die Veränderung des aerodynamischen Widerstands zurückzuführen ist, indem von einer Messung der Geschwindigkeit des sich Entfernens die Veränderung der Geschwindigkeit des sich Entfernens, die auf die Veränderung der Anfangsgeschwindigkeit zurückzuführen ist, abgezogen wird, – die zwei vorhergesehenen so ausgewerteten Abweichungen hinzugefügt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des optimalen Auslösezeitpunktes wird: – die vorhergesehene Abweichung im Bereich des Aufpralls am Boden bestimmt, indem eine lineare Verknüpfung der an wenigsten zwei Punkten gemessenen Geschwindigkeitsabweichung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: – vor dem Abschuss ein theoretischer Auslösezeitpunkt programmiert, der Eigenschaften der gesuchten theoretischen Flugbahn berücksichtigt wird, – dem Projektil nach dem Abschuss eine Korrektur der anfänglichen Programmierung übermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Projektil nach dem Abschuss eine Programmierung in Form eines Auslösezeitpunktes übermittelt wird, welcher von einem Referenzzeitpunkt aus zurückgerechnet wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlung zum Projektil in den ersten Augenblicken der Flugbahn des Projektils bewerkstelligt wird, zum Beispiel bei einem Abstand zur Waffe von kleiner oder gleich zehn Kilometern.
Feuerleitung (9), die das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Geschwindigkeitsmesser (7), der die Messung der Anfangsgeschwindigkeit V₀ des Projektils (3) sowie die Messung der Geschwindigkeit, mit der sich das Projektil (3) entfernt, an wenigstens einem weiteren Punkt seiner Flugbahn nach dem Verlassen des Waffenrohres, gewährleistet, einen Rechner (11) und Mittel zur Übermittlung umfasst.
Feuerleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschwindigkeitsmesser (7) sich der Radar-Technologie bedient.
Feuerleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Übermittlung aus dem Radar-Geschwindigkeitsmesser (7) selbst gebildet werden.
Programmierbarer Zünder (10), der dafür vorgesehen ist, in einem Projektil (3) eingesetzt und durch die Feuerleitung (9) nach der Ansprüche 7 bis 9 programmiert zu werden, wobei der Zünder dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen Zeitgeber (13), einen Empfänger (14), eine Recheneinheit (16) und ein Element (17), dessen Auslösung auf der Flugbahn betätigt wird, umfasst.
Zünder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Flugbahn ausgelöste Element (17) ein Mittel zum Abbremsen des Projektils, das seinen aerodynamischen Widerstand verändert, ist.
Zünder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Das auf der Flugbahn ausgelöste Element (17) eine pyrotechnische Ladung zum Ausstoß wenigstens einer Teilmunition ist.