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Das technische Gebiet der Erfindung
betrifft Verfahren, die die Programmierung eines Auslösezeitpunktes
eines Projektilelementes von einer Feuerleitung einer Waffe aus
im Flug ermöglichen.
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Die von einer Kanone abgeschossenen
Projektile haben theoretisch eine wohl bekannte ballistische Flugbahn.
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Dennoch sind gewisse nicht reproduzierbare äußere Faktoren
geeignet, auf die Flugbahn einzuwirken.
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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.
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Die atmosphärischen Bedingungen sowie die
Abweichungen bezüglich
des Widerstandsbeiwertes des Projektils wirken auch beträchtlich
auf dessen Flugbahn ein.
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Um die Schussgenauigkeit zu verbessern,
ist es bekannt, einem Projektil einen Befehl zur Korrektur der Flugbahn
zu übermitteln.
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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.
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Die Korrektur der Flugbahn wird zum
Beispiel mit Hilfe von Impulsgeneratoren oder Steuerflächen erzielt.
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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.
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Derartige Bahnverfolgungs-Mittel
sind auch voluminös
und ihr Einsatz ist heikel.
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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.
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Es ist ebenfalls ein völlig autonomes
Projektil bekannt, das sich mittels eines Satellitennavigationssystems
(GPS) selbst lokalisiert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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So erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren,
die Schussgenauigkeit beträchtlich
zu erhöhen, wobei
dabei keine teure Ausrüstung
benötigt
wird.
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Es schadet außerdem nicht der Geheimhaltung
des Waffensystems.
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Gegenstand der Erfindung ist auch
ein Zünder,
der dafür
vorgesehen ist, ein Projektil auszurüsten und die durch das erfindungsgemäße Verfahren übermittelte
Programmierung zu empfangen.
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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.
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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.
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Zum Bestimmen des optimalen Auslösezeitpunktes
kann Vorteilhafterweise:
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- – 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.
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Zum Bestimmen des optimalen Auslösezeitpunktes
kann auch:
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- – die
vorhergesehene Abweichung im Bereich des Aufpralls am Boden bestimmt
wird, indem eine lineare Verknüpfung
der an wenigsten zwei Punkten gemessenen Geschwindigkeitsabweichung
vorgenommen wird.
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Gemäß einer Variante kann:
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- – 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.
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Alternativ kann dem Projektil nach
dem Abschuss eine Programmierung in Form eines Auslösezeitpunktes übermittelt
werden, welcher von einem Referenzzeitpunkt aus zurückgerechnet
wurde.
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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.
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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.
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Der Geschwindigkeitsmesser bedient
sich Vorteilhafterweise der Radar-Technologie.
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Die Mittel zur Übermittlung können aus
dem Radar-Geschwindigkeitsmesser
selbst gebildet werden.
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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.
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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.
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Einer der Vorteile der Erfindung
ist, dass sie eine schnelle Erfassung einer geschätzten Flugbahn des
Projektils mit einfachen und Kosten sparenden Mitteln ermöglicht.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird anhand der Lektüre der folgenden
Beschreibung verschiedener Ausführungsformen
verständlicher,
wobei die Beschreibung sich auf die beigefügten Figuren bezieht, in denen:
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1 schematisch
die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
von einer Artillerie aus darstellt,
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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,
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3 schematisch
einen weiteren Algorithmus darstellt, der es erlaubt, die Abweichung
zu bestimmen,
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4 ein
Blockbild ist, das die fest mit der Waffe verbundene Feuerleitung
und den vom Projektil getragenen Zünder darstellt,
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5a und 5b eine besondere Ausführungsform
des Zünders
darstellen, jeweils in Flugposition und Abbremsposition,
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6 schematisch
eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von einer Artillerie
aus darstellt.
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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.
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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.
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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).
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Der Wind hat ebenfalls einen Einfluss
auf die Flugbahn des Projektils 3.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die zweite Messung V1 wird
bei einem Abstand von der Waffe in der Größenordnung von 5 000 m bewerkstelligt.
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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.
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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.
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Bei einer ersten besonderen Ausführungsform
ist das Projektil ein Explosivprojektil, das dafür vorgesehen ist, eine Flugbahn
bis zum Boden zu besitzen.
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Damit es am Boden im Bereich des
Zieles 2 ankommt, ist es somit notwendig, die Flugbahn
des Projektils zu korrigieren.
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Es können zum Beispiel auf einen
pyrotechnischen Impulsgenerator zurückgegriffen oder auch entfaltbare
Steuerflächen
verwendet werden.
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Es ist insbesondere vorteilhaft,
eine Vorrichtung vorzusehen, die es erlaubt, den aerodynamischen
Widerstand des Projektils zu vergrößern, zum Beispiel entfaltbare
Bremsklappen.
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Das Entfalten einer derartigen Vorrichtung bewirkt
ein Abbremsen des Projektils und eine Veränderung seiner ballistischen
Flugbahn.
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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.
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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.
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Nach Berechnung des optimalen Auslösezeitpunktes
wird dieser Wert zum Projektil übermittelt,
zum Beispiel mit Hilfe des Geschwindigkeitsmessers oder auch durch
gesonderte Funkverbindung.
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Konkret reicht es bei der Determinierung
der Feuerleitung aus, die Abbremseigenschaften der Vorrichtung bei
der Veränderung
des Widerstandes zu kennen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die gemessene Abweichung von V1 entspricht zum Teil der Abweichung, die
für V0 festgestellt wurde und zum Teil dem Einfluss
des aerodynamischen Ist-Widerstandes.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die vorläufige Abweichung E wird dadurch erhalten,
das die Summe (Summierer 29) aus μ0 × ΔV0 + μ1 × ΔV1 gebildet wird.
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Die Tabelle der Koeffizienten μ0 und μ1 werden
durch Berechnung (und/oder Versuche) bestimmt.
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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.
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Diese Funktion k hängt von
den Eigenschaften der verwendeten Abbremsmittel ab.
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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.
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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.
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4 stellt
schematisch einerseits die Feuerleitung 9, die ein derartiges
Verfahren verwendet, und andererseits den Zünder 10 dar, der das
Projektil 3 bestückt.
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Die Feuerleitung umfasst einen Rechner 11, ein
Programmierinterface 12 und einen Radar-Doppler-Geschwindigkeitsmesser.
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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.
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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.
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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.
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Er umfasst auch die Rechenalgorithmen,
die es ermöglichen,
die bewerkstelligten Geschwindigkeitsmessungen angemessen auszuwerten
(zum Beispiel der Algorithmus der 2).
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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.
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Nach Berechnung des optimalen Auslösezeitpunktes
des Elementes 17 übermittelt
die Feuerleitung 9 dem Zünder 10 eine Programmierinformation
der Recheneinheit 16.
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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.
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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.
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Der Zünder umfasst bekannte und nicht
dargestellte Mittel, die es ermöglichen,
den Abschusszeitpunkt zu bestimmen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es ist selbstverständlich möglich, die
Verteilung der Komponenten zwischen der Feuerleitung 9 und
dem Zünder 10 zu
modifizieren.
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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.
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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.
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Der vordere Abschnitt 10a enthält das Element 17,
das hier durch eine pyrotechnische Ladung gebildet wird, die durch
einen elektrischen Zünder
initiiert wird.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der verwendete Zünder hat in diesem Fall eine
komplementäre
Funktion, die es ist, den Ausstoß der Teilmunition oder Teilmunitionen
zu einem gegebenen Zeitpunkt auszulösen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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6 zeigt
schematisch eine derartige Einsatzform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
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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.
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Unter Berücksichtigung von Flugstörungen ist
die vom Projektil 3 eingenommene wahre Flugbahn nach dem
Abschuss diejenige, die durch die Kurve 6 dargestellt wird.
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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.
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Um diese Abweichung E zu minimieren,
verwendet der benutzte Zünder 10 das
Verfahren gemäß der Erfindung.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.