DK144019B - Anlaeg til sigte og skydeoevelse ved hjaelp af laserimpulser - Google Patents

Description

144019

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til slgte-og skydeøvelse ved hjælp af laserimpulser og af den i krav l’s indledning angivne art.

Sådanne anlæg tjener til at lette og billiggøre sigte-og skydeøvelser. Når våbnet er rettet korrekt, skal træffere kunne indikeres på hensigtsmæssig måde. Ved brug af laserimpulser må man imidlertid tage hensyn til, at laserstrålen udbredes retlinet, medens et virkeligt projektil følger en ikke retlinet bane. Endvidere er den virkelige flyvetid for projektilet stor i forhold til laserstrålens udbredelseshastighed.

Ved kendte øvelsesanlæg af den omhandlede art har man nok taget hensyn til disse problemer, men dette har medført enten en yderet kompliceret opbygning eller også er problemerne kun blevet løst delvis, hvorved først og fremmest duelskydninger, hvor hvert mål også kan optræde som våben, ikke faar kunnet simuleres på en realletisk måde.

Til løsning af det problem, der skyldes den krumme projektilbane og den retlinede lysudbredelse, er det fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.000.810 kendt at koble en lasersender således sammen med våbnet, at senderen følger våbnets sigteretning i side- og højdestilling. En forudbestemt tid efter affyring af våbnet afgives en kort stråleimpuls. Ved målet er anbragt en strålemodtager.I det til lasersenderen hørende optiske system er indbygget et element, som bestemmer udsendelsesretningen, og hvilket element gør det muligt at indstille side- og højdestilling. Dette element, som fortrinsvis er udformet som et spejl, er låst indtil den simulerede skudafgang således, at strålingsretning er parallel med våbnets skudretning. Ved den simulerede skudafgang bliver låsningen af elementet ophævet, og elementet bliver i stedet gyrostabiliseret således, at det er uafhængigt af enhver efterfølgende bevægelse af våbnet. Endvidere findes en servomotor, som er indrettet efter styring af en datamat, som kan udregne den af tyngdekraftens indflydelse på et virkeligt projektil betingede højdevinkelforskel mellem lasersenderens strålingsretning og sigtelinien mellem våben og mål, at sænke lasersenderens strålingsretning nævn- 2 14A019 te højdevinkelforskel. Et virkeligt projektils flyvetid bliver ligeledes beregnet og efter udløbet af denne tid tilkobles lasersenderen til udsendelse af en kortvarig impuls. Hvis våbnets side- og højdestilling ved tidspunktet for den simulerede skudafgang var korrekt til opnåelse af en træffer, vil den på målet anbragte strålingsmodtager opfange impulsen.

Fra østrigsk patentskrift nr. 268.100 kendes et anlæg med en lasersender, der kan afgive impulser i samme retning som våbnet. For at kompensere for den retlinede strålegang fra lasersenderen i forhold til et projektils krumme bane og forskellen mellem laserimpulsens hastighed i forhold til hastigheden af et virkeligt projektil, er reflektorer anbragt oven over og foran målet. Bliver den således forskudt anbragte reflektor ramt af en impuls fra lasersenderen ved skudafgangen, registreres en træffer i målet, idet der forudsættes en i praksis konstant bevægelseshastighed for målet.

Endvidere er det fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 1.703.109 kendt, at det af lasersenderen udsendte impuls- ' tog kan moduleres til overførsel af informationer om skydningen, idet moduleringen fortrinsvis tjener til overførsel af oplysning om afstanden mellem våben og mål.

Endelig kendes fra USA-patentskrift nr. 3.104.478 og nr. 3.257.741 anlæg til øvelsesskydning, som udover den et skud simulerende optiske stråling også udnytter andre former for stråling til at registrere en træffer og til at overbringe signaler mellem våben og mål eller omvendt.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise et anlæg af den omhandlede art, som muliggør øvelsesskydning under realistiske forhold, hvorved der især skal kunne tages hensyn til ammunitionstype og målets sårbarhed og bevægelser, og hvor duelskydninger kan foretages.

Anlægget skal således for alle i praksis forekommende målafstande og uden behov for mekanisk omstilling af lasersenderen i forhold til våbnet foretage de ballistiske korrektioner og give skyderesultatet i absolutte værdier.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

3 U4019

Ved et sådant anlæg kan der selv ved duelskydninger tages hensyn til sigtenøjagtighed og ammunitionevirkning for det enkelte våben, således at såvel enkeltkamp som øvelser men forskellige våben kan foregå under realistiske forhold. Det er endog muligt at registrere hele øvelsesforløbet til brug ved en senere øvelseskritik.

Den i krav 2 anviste udformning gør det muligt at lade senderetningen sammenfalde nøjagtigt med våbenaksen og at foretage de på grund af den retlinede lysudbredelse og den krumme projektilbane eller målets bevægelser nødvendige korrektioner regneteknisk, hvilket er muligt på grund af den i impulserne indeholdte information. På grundlag af disse beregnings- eller korrektionsresultater fastlægges det, om det simulerede skud skal betragtes som en træffer eller en forbier.

Der opnås således en væsentlig forenkling sammenlignet med den kendte brug af smalle laserstråler, som skal være bevægelige i forhold til våbnet, for at øvelsens realisme ikke skal gå tabt, og hvor strålens stilling altså skal indikeres separat i side- og højderetning.i reflektionsøjeblikket.

I konventionelle anlæg lader man en smal laserstråle repræsentere træffer-forbiertilstanden. Rammer den smalle stråle målet, registreres altså en træffer. Ved brug af en divergerende laserstråle må et simuleret detonationspunkt i stedet angives på anden måde. Dette sker ifølge opfindelsen som anvist i krav 3.

Ved den i krav U anviste udformning gøres den simulerede ildafgivning så realistisk som muligt, derved at skydningens resultat bliver direkte synliggjort for skytten, som var der tale om virkelig ildafgivelse.

Ved den i krav 5 anviste udformning kan skyderesultatet udlæses med det samme i målet som følge af den til målet via laserimpulssignalet overførte information.

Herved kan duelskydning gøres væsentligt mere realistisk,end hvis skyderesultatet meddeles senere af øvelseslederen. Det er jo vigtigt, at målet umiddelbart kan reagere på laserimpulserne, som var der tale om virkelig ild.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor 144019 4 fig. 1 viser i perspektiv et terrænområde under en øvelse med anlæg ifølge opfindelsen, hvor en kampvogn beskydes både af en anden kampvogn og af et håndvåben, fig. 2 i perspektiv en reflektor sammenbygget med en modtager, fig. 3 den i fig. 1 viste målkampvogn med reflektorer set fra oven, fig. 4 samme set forfra, og fig. 5 et blokdiagram for anlægget.

X forbindelse med tegningen vil blive omtalt en særlig anvendelse af anlægget, nemlig anvendelsen i forbindelse med såkaldt duelskydning for kampvogne. Det skal imidlertid fremhæves, at anlægget kan benyttes også i andre sammenhæng og for et større antal våben og mål. Under skydningen kan våben og mål bytte roller.

I fig. 1 er vist en kampvogn 1, der beSkyder en anden kampvogn 2. Den anden kampvogn 2 beskydes endvidere af et panserværnsvåben 3·

Den simulerede ildafgivelse udgøres af laserstråling, der afgives af en laserimpulssender 4. Denne sender er fastgjort på kampvognens kanonrør 5, således at laserimpulssenderens optiske akse i det væsentlige er sammenfaldende med kanonrørets centerlinie. Målet, altså her den anden kampvogn 2, er forsynet med en reflektor 6, der har til opgave at reflektere laserstrålingen tilbage til våbnet, altså her til den første kampvogn 1. Reflektoren omfatter hensigtsmæssigt et hjørnereflekterende prisme, der uanset strålingens indfaldsretning er i stand til at reflektere strålingen i en retning, der er parallel med den indfaldende stråling.

Våbnet er forsynet med et organ, der er følsomt for laserstråling og består af en positionsfølsom detektor, der er placeret i direkte forbindelse med senderen 4, og kredsløb til bestemmelse af målafstanden og af positionen af et forventet detonationspunkt for et virkeligt projektil i forhold til målet. Den positionsfølsomme detektor er sammenbygget med laserimpulssenderen 4 og derfor ikke anskueliggjort i fig. 1. Detektoren og de nævnte kredsløb vil senere blive forklaret i forbindelse med fig. 5.

144019 5

Laserstrålingen fra senderen 4 består af to signaler. Det ene signal er et impulstog med i det væsentlige fast frekvens og benyttes til bestemmelse af målets position. På kendt måde benyttes transmissionstiden fra sender til reflektor og tilbage til detektoren til beregning af målafstanden, og tyngdepunktet for laserimpulser reflekteret fra forskellige reflektorer på målkampvognen 2 benyttes til at bestemme målets position i forhold til centerlinien for kanonrøret 5.

Det andet signal er et impulssignal, der udgør selve den simulerede ildafgivelse og indeholder dels information om det forudberegnede detonationspunkt i forhold til målet, bevægelse under ildafgivelsen og ammunitionstypen, og dels information om skudafstand, våbentype og eventuelt anden information. Enhver kodning af signalet, der giver stor transmissionssikkerhed, kan benyttes. En styreenhed for senderen vil blive omtalt i forbindelse med fig. 5.

Til modtagelse og udnyttelse af laserimpulssignalerne har målet 2 elementer, der er følsomme for laserstrålingen og omfatter et antal detektorer og regne- og indikeringsenheder. Som det fremgår af fig. 3, er detektorerne 7 således, at deres følsomme sektorer, der hver er på ca. 60°, sammen dækker hele målet. Detektorerne 7 er således udformet, at de efter modtagel-r se af laserimpulssignalet på grundlag af dettes indhold af information afgør, om det simulerede projektil er effektivt mod det pågældende mål, og om beskydningen er effektiv under hensyn, til ammunitionstype, skudafstand og beregnet position af målet i forhold til Dositionen af det forventede detonationspunkt.

Det fremgår af det tidligere anførte, at begge kampvogne 1,2 og panserværnsvåbnet 3 hver har en låserimpulssender 4, reflektor 6 og øvrigt udstyr. I fig. 7 er vist, hvorledes en reflektor 6 og en detektor 7 i praksis kan sammenbygges til en enhed, der kan fastgøres ved hjælp af skruer eller en kraftig permanent magnet.

I fig. 4 angiver betegnelserne 8.9 og 10 rektangulære områder, der i den nævnte rækkefølge repræsenterer kampvognens 1 synsfelt, synsfeltet for den positionsfølsomme detektor anbragt i forbindelse med laserimpulssenderen 4 og området, der kan belyses af laserstrålingen. Betegnelserne 11 og 12 angiver 144019 6 projektionerne af et lodret plan og et herpå vinkelret stående plan, idet skæringslinien mellem planerne udgør forlængelsen af kanonrørets 5 centerlinie. Skæringspunktet 13 mellem linierne 11 og 12 er således centerliniens skæring med tegningsplanen. Punktet 13 er samtidig nulpunkt for den positionsfølsomme detektors koordinatsystem, dvs., at dennes optiske akse falder sammen med kanonrørets 5 centerlinie. Detektorkoordinaternes nulpunkt er det punkt, hvorfra beregnes målpositionen bestemt ved elevation og . sideforskydning ag. Det er naturligvis hensigten, at våbnet skal rettes således, at elevationen og . sideafvigelsen i affyringsretningen. svarer til den’ korrekte elevation og sideforskydning, der kan forudbestemmes ved kendskab til ammunitionstype, skudafstand og målets eventuelle bevægelse, idet der også tages hensyn til målets udstrækning og til projektilets virkningsområde.

laserstrålingen fra senderen 4 har en sådan udstrålingsvinkel, at den i lodret plan rummer kanonrørets 5 elevation ved den største skudafstand, og i vandret plan i det mindste'dækker afstanden mellem to detektorer 7 ved den mindste skudafr-stand. laserstrålens tværsnit skal altså have en sådan højde, at der ikke er behov for tilpasning ved ændring af kanonrørets elevation, og en sådan bredde, at i det mindste nogle af detektorerne 7 på målet 2 vil rømmes, når våbnet 1 rettes i det væsentlige korrekt mod målet selv på den kortest mulige målafstand ·

Anlæggets funktion skal i det følgende forklares i forbindelse med blokdiagrammet i fig. 5. Det antages, at våbnet 1 er rettet mod målet 2, der kan være i bevægelse eller stillestående. I fig.5’ genfindes laserimpulssenderen 4,reflektoren 6 og detektoren 7« Den tidligere nævnte positionsfølsomme detektor er her betegnet 14.

Under øvelsen rettes våbnet og dermed også laserimpulssenderen 4 mod målet. Våbnet affyres, når skytten antager, at det er rettet korrekt, ved at skytten aktiverer våbnets aftrækker 15. Derved startes en automatisk procedure, hvor ifølge opfindelsen lasersenderen af et styreorgan 16 bringes til at udsende et laserimpulstog med en varighed på få tusindedele af et sekund og omfattende et antal laserimpulser. Impulstogets frekvens er i det væsentlige konstant og styres af en oscillator 17, 144019 7 der gennem en måleimpulsgenerator 18 omdanner oscillatorens 17 udgangsimpulser, således at de ikke kan forveksles med de tidligere omtalte signalbærende laserimpulser. Hvis våbnet er rettet tilstrækkelig korrekt, vil laserimpulserne ramme reflektoren 6, hvorfra de kastes tilbage til den positionsfølsomme detektor 14 via et halvgennemsigtigt spejl 19. Af transmissionstiden kan målafstanden beregnes i en regneenhed 20, der er forbundet med detektoren 14. Samtidig beregnes vinkelafvigelse i skudøjeblikket mellem kanonrørets 5 centerlinie og tyngdepunktet for den reflekterede laserstråling i en regneenhed 21, der ligeledes er forbundet med detektoren 14. Det antages, at målet er bevægeligt, selv om dets bevægelse lejlighedsvis kan være nul. En væsentlig del af øvelserne vil derfor angå korrekt sigte. På grund af målets bevægelse vil vinkelstillingen af målet ved affyringen og ved skydningens ophør være af interesse. Når afstanden til målet 2 og ammunitionstypen - der kan indlæses manuelt ved hjælp af et ammunitionsvælgerorgan 22 - kendes, kan flyvetiden beregnes i en. regneenhed 23. Ved afslutningen af flyvetiden udsendes et andet laserimpulstog, og vinkelstillingen af målet i forhold til kanonrørets centerlinie beregnes på ny i regneenheden 21. Ved følgningen er centerlinien bevæget en vis rumvinkel. Ved hjælp af en toakset gyre 24 kan bevægelsens elevation og sideforskydning bestemmes.

Ammunitionsvælgerorganet 22 er forbundet til en regneenhed 25, der også er forbundet til den afstandsberegnende enhed 20. Regneenheden 25 beregner korrekt sigte. Når korrekt sigte, målets vinkelposition ved begyndelsen og afslutning af skydningen, drejningsvinkelen under skydningen og skudafstanden er kendt, kan detonationspunktets elevation beregnes i en enhed 26. På samme måde kan sideafvigelsen af detonationspunktet bestemmes. Detonationspunktets position beregnes dels som elevation og sideafvigelse i forhold til målet, dels som vinkelafvigelse i forhold til kanonrørets centerlinie. Ifølge opfindel-» sen kan denne vinkelafvigelse sandsynliggøres i en detonationspositionsindikator 27, der i våbnets sigtemidler frembringer en lysplet svarende til et virkeligt projektils detonationspunkt.

144019 8

Regneenheden 26, der bestemmer detonationens position, er forbundet til et kodeorgan 28, der også er tilsluttet ammunitionsvælgerorganet 22 og afstandsregneenheden 20. Kodeorganet 28 kan progranmerestil våbentype og ammunition s art og styrer senderen 4 til at afgive et laserimpulssignal, der i kodet form foruden de nævnte data også indeholder information om beregnet afstand og om sideafvigelse og elevation af detonationspunkt i • forhold til målet·

Laserimpulssignalet opfanges af målet 2 som aktuel beskydning og modtages af detektoren 7, der omsætter laserimpulssignalet til et elektrisk impulssignal.Dette signal passerer gennem en træfmodtager 29 og en dekoder 30 til en træfdataregneenhed 31. Modtagerens 29 opgave er at forstærke detektorens signal og at frafiltrere forstyrrelser. Dekoderen 30 er forbundet til en oscillator 32, der arbejder med samme frekvens som oscillatoren 17 og har til opgave at fremstille den originale information fra det kodede signal. Træfdataregneenheden 31 beregner dels, om det simulerede projektil et effektivt i forhold til målet med den anvendte ammunitionsart og..dels ved sammenligning mellem målets udstrækning i skudretningen og detonationspunktets elevation og sideafvigelse, detonationens virkning.

Det skal erindres, at et projektil, der ved en direkte træffer i et vist punkt kan ødelægge målet fuldstændigt, kun medfører moderat ødelæggelse i et andet punkt, eller når detonationen finder sted ved siden af målet. Af denne grund er signaler fra forskellige detektorer 7 og forskellige ammunitionsarter tillagt forskellige vægte. Detonationens virkning betragtes som et tal, træfvirkningstallet, hvis størrelse afhænger af målets modtagelighed i skudretningen for den anvendte ammunition.

Når målet træffes,udløses en visuel træf markering, eksempelvis en roterende lysgiver, der bringes til at dreje et antal gange svarende til træf virknings tallet, således at skytten bi*· bringes et indtryk af den simulerede skydnings virkning. Til træfdataregneenheden er forbundet en træfvirkningstæller 33, der ved skydeøvelsens begyndelse er stillet på en værdi svarende til den samlede virkning, der er nødvendig for tilintetgørelse af målet. Tælleren 33 stilles tilbage af regneenheden 31 144019 9 og afgiver, når værdien nul er nået, et signal om, at målet er ødelagt. Samtidig afbrydes den elektriske forbindelse til målet, således at dette standser og mister evnen til at afgive ild. Samtidig kan et lys- og røgsignal· udløses ved målet.

Til våbnets aftrækker 15 kan være tilsluttet en ammunitions -tæller 35, der også er tilsluttet ammunitionsvælgerorganet 22. Ammunitionstælleren stilles på en værdi svarende til dpp normalt medbragte ammunitionsmæmgde og tilbagestilles for hvert skud.

Når værdien nul er nået, hindres enhver yderligere skydning med den pågældende ammunitionstype.

Claims (3)

10 144019 Patentkrav,

1. Anlæg til sigte- og skydeøvelse og omfattende en laserstrålesender, som er fastgørlig til et våbens løb og kan udsende et laserimpulstog, som gennem våbnets indstilling kan brin--ges til at falde på et mål, der kan være bevægeligt, og en ligeledes til våbnet fastgørlig modtager for laserstråleimpulser, der kan kastes tilbage fra reflektorer på målet, k ende-tegnet ved at omfatte et kodeorgan (28), der kan programmeres efter våbentype og ammunitionsart og påvirke den som impulssender (4) udformede laserstrålesender på en sådan måde, at denne som simuleret ildafgivelse til målet (2) udsender et kodet laserimpulssignal, som afbryder det nævnte laserimpulstog, og i det mindste indeholder information om våbentype, ammunitionstype, den beregnede afstand mellem våben (1) og mål (2), og den beregnede position af et simuleret detonationspunkt i forhold til målet, og en med målet (2) forbindelig, for laserstrålen følsom modtager (29), som på basis af det modtagne kodede laserimpulssignal kan beregne virkningen af det simulerede skud og udlæse denne,

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at laserstrålesenderen (4) er indrettet til at afgive en divergerende stråle med en sådan udbredelse i højde- og sideretning, at den dækker målet uafhængigt af i praksis forekommende skud-afstand, våbnets elevation og foranholdelse,

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der til våbnets (1) laserimpulsmodtager (14) er forbundet en afstandsregneenhed (20), som kan bestemme målafstanden på basis af løbetiden for de af målet reflekterede laserimpulser, og en vinkelafvigelsesregneenhed (21), som ved hjælp af de reflekterede laserimpulser kan beregne vinkelafvigelserne i side- og højderetningen for målet i forhold til våbenløbets centerlinie, til hvilke regneenheder er forbundet en det simulerede detonationspunkts position beregnende enhed (26), som på basis af den korrekte højdeindstilling af våbnet i relation til den beregnede målafstand og ammunitionstypen, den korrekte våbenstilling i sideretningen, målets (2) bevægelsestilstand og position, samt projektilets flyvetid kan beregne det simulerede detonationspunkts position i forhold til målet (2) i relation til