EP0082445A2 - Einrichtung zum Einstellen und/oder Überwachen der Wirkungsweise eines Geschosszünders - Google Patents

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EP0082445A2
EP0082445A2 EP82111483A EP82111483A EP0082445A2 EP 0082445 A2 EP0082445 A2 EP 0082445A2 EP 82111483 A EP82111483 A EP 82111483A EP 82111483 A EP82111483 A EP 82111483A EP 0082445 A2 EP0082445 A2 EP 0082445A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detonator
igniter
data
signal
antenna
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82111483A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0082445A3 (de
Inventor
Hans-Gerhard Ing. grad. Körner
Helmut Ing.-Grad. Lang
Rainer Dipl.-Phys. Berthold
Rainer Strietzel
Friedrich Dipl.-Phys. Melchior
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Publication of EP0082445A2 publication Critical patent/EP0082445A2/de
Publication of EP0082445A3 publication Critical patent/EP0082445A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C17/00—Fuze-setting apparatus
    • F42C17/04—Fuze-setting apparatus for electric fuzes

Definitions

  • the invention relates to a device for setting and / or monitoring the operation of an electronic detonator for projectiles by transmitting a microwave data signal and a microwave energy signal from a device outside to a device inside the detonator, the device inside the detonator comprising an energy receiver Rectifier for generating a supply voltage, a data receiver, a data processing unit and a detonator electronics, the device outside the detonator consists of an energy transmitter, an input / output unit and a data transmitter.
  • Such a device is known from US-PS 41 44 815.
  • the setting values for the projectile detonator calculated by a fire control computer are modulated onto a microwave signal and emitted by an antenna which is seated in a bore in the gun barrel.
  • the gun barrel itself serves as a microwave conductor.
  • a receiving antenna on the igniter picks up the radiated microwave signal and passes it via a switch either to a rectifier device, which generates and stores a DC supply voltage from it, or to a filter acting as a demodulator, which filters the data from the incoming signal.
  • an energy signal of high power is first transmitted, so that a sufficiently high DC voltage for supplying the data and detonator electronics is available during the subsequent data transmission and detonator programming.
  • the data is transmitted by means of a low-power, amplitude-modulated microwave signal.
  • a disadvantage of the known solution is the fact that the gun barrel must be drilled in order to be able to use the microwave antenna; pressures of over 3000 bar and temperatures between 2000 and 3000 0 C occur in the gun barrel, the tube temperature itself being between 60 and 600 0 C.
  • Another disadvantage is that the duration of the data transmission is limited by the storage capacity of the rectifier circuit. This storage capacity also limits the time between the data transmission and the launch of the projectile. Otherwise the memory of the igniter electronics would lose the stored data. For this reason, data transmission is only possible immediately before firing and only once.
  • a similar device is also known from DE-A 29 44 115. It is a magnetic induction device with at least two independent magnetic control circuits, one of which is used for the transmission of the energy signal and the other for the transmission of a data signal.
  • This known device allows the detonator to transmit the required energy and the various information signals individually after the projectile has been fired. It is of course absolutely necessary to provide means for adjusting the angle of the transmitting part in relation to the receiving part so that the different transmission windings come to lie in the correct position relative to the assigned reception windings.
  • the known device may enable the information transmitted to the detonator to be read in again for checking and possible change.
  • the data transmitted to the detonator are, for example, the target time to trigger, the time delay between the detection of a specific event and the actual triggering, the distance to the target object to be triggered, the response threshold of sensors, the time and method of the Disassembly of cluster munitions etc.
  • a transport container with a plurality of chambers is known, each of which serves to receive a projectile which has an electrically adjustable detonator.
  • An igniter adjustment cap is provided in each chamber and is attached to the respective igniter. Electrical signals reach the detonator via the detonator adjustment cap in order to set it before it is removed from the chamber.
  • a network connects each adjustment cap to input circuits that receive coded signals from a source, e.g. a fire control computer.
  • the US-PS 36 70 652 shows an electronic detonator, the ignition characteristics of which can be set via radio.
  • the igniter contains its own power source.
  • a microwave transmitter is used for the remote transmission of the data.
  • the antenna on the projectile detonator is a slot antenna. executed.
  • the US-PS 38 44 217 shows an electronic detonator whose time base is set mechanically before starting.
  • the set data can be changed during the flight using a radar transmitter.
  • An inertia generator and / or a battery is used to power the igniter.
  • the latter two US patents also disclose electrical circuit details of the data signal receiver, data processing unit and the actual detonator electronics. In both cases, however, there is no possibility of checking the correct function and the correct transmission of the igniter settings.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a device of the type mentioned at the outset which makes it possible to establish an information connection with the projectile detonator, which enables secure data transmission and allows the data of the projectile detonator to be checked, with fault diagnosis possibly being carried out, which can be repeated at any time.
  • the device should only need a small volume and weight and work without its own electrical energy supply and be quick and cheap.
  • the device is arranged outside the detonator in such a way that the microwave signals are transmitted before or during loading of the projectile carrying the detonator into the gun, that the energy signal and data signal are transmitted together and simultaneously, that the device inside the detonator additionally contains a response signal transmitter, that the device outside the detonator additionally has a response signal receiver, that information is transmitted and exchanged in both directions by means of data signal and response signal, and that only one antenna is provided to the detonator and one device outside the detonator for receiving or transmitting energy, data and response signals.
  • gun should be understood to mean both barrel weapons and launcher devices.
  • projectile should be understood to mean any type of ammunition which is capable of carrying an electronic data processing device and detonator electronics and an antenna.
  • the invention makes use of the devices described in DE-A 25 08 201 and in particular DE-A 29 19 753. These are systems that consist of a stationary interrogation device and a mobile answering device.
  • the interrogator has an energy transmitter and an opening code transmitter, which in an opening code memory and possibly one Opening code additional memory sends stored opening code, as well as a license plate receiver and a data processing unit.
  • the responder contains an energy receiver which converts the radiated energy into the power supply for the electronics of the responder.
  • the answering device contains an opening code receiver with a downstream opening code comparator, which compares the code stored in an opening code memory and, if applicable, additional opening code memory with the code received via the radio path. The output signal of the opening code comparator controls a license plate transmitter via an opening code processor.
  • the number plate to be sent by the number plate transmitter via a further radio path to the interrogation device is stored in a number plate memory and possibly in one or more additional number plate memories.
  • the license plate part stored in the additional license plate memory can be changed as desired via radio. Since the radiated energy is naturally small, but the number plate transmitter should emit a response signal that is as high in energy as possible in order to achieve a long range, the signal carrier to be emitted by the number plate transmitter can be generated in the stationary interrogation device and with the energy beam and the opening code to the mobile answering device are transmitted where the response signal carrier is only modulated by the license plate transmitter before it is re-emitted.
  • the entire ammunition is equipped with one responder, if appropriate.
  • the answering device essentially consists of a transmitting and receiving antenna, a rectifier circuit, a code memory and comparator circuit, an igniter electronic circuit and a return device exists, which is designed as an integrated semiconductor circuit, and a battery is not required for the power supply, the spatial dimensions of the answering device can be kept very small by a suitable choice of the transmission and reception frequencies.
  • the proper functioning of the igniter electronics can be carried out at any time, i.e. not only when loading the gun, checked and reported back. In this way, faulty detonators can be retired before they are fired.
  • the antenna on the igniter is circularly polarized.
  • the positional dependence of the data transmission that is normally present is reliably prevented as a result of a linear polarization of both antennas.
  • it would be possible to apply several linearly polarized antennas to the detonator this results in the need to go to extremely high frequencies, since the space on the detonator tip or on the outside of the detonator is generally limited.
  • small antenna dimensions can be achieved, but the power flow is limited by the effective antenna area. Small antenna areas result in a small power flow.
  • the antenna is mounted on the flat front end of the igniter. This arrangement facilitates it for the operating personnel to ensure that the antennas are oriented towards one another for the correct transmission of energy and data; the tip of the projectile must be held in a simple manner in the direction of the setting device next to the gun.
  • connection line between the antenna on the detonator tip and the electronic device inside the detonator is at high accelerations, i.e. when firing the projectile, destructible. This prevents the detonator setting data from being changed by electronic countermeasures by the enemy after the projectile has been fired.
  • the device contains an identifier memory within the igniter, which is loaded with an individual identifier when the igniter setting data is transmitted. While it has hitherto been customary to provide electronic response devices such as radar transponders, etc. with an individual license plate address ex works, in order to be able to address them individually at any time later, this is not absolutely provided in the present invention. Rather, all detonators are preferably "nameless" ex works. When programming the detonator, a consecutive number is assigned as an individual address, so that each detonator can then be addressed, programmed, checked and fired individually.
  • the device contains a filter within the detonator which continuously filters the data signal out of the received signal mixture of energy signal and data signal.
  • a filter within the detonator which continuously filters the data signal out of the received signal mixture of energy signal and data signal.
  • the data exchange between the interrogation device and the answering device of the device used according to the invention for the automatic identification of objects and / or living beings must be secured by suitable measures against opposing location and reprogramming.
  • the opening code memories and comparators provided in the device for the automatic identification of objects and / or living beings and the freely programmable additional memories serve well here.
  • FIG. 1 shows a spatial assignment of an igniter 5 to an igniter programming device 2.
  • This device 2 essentially contains an input / output unit, an energy transmitter, a data transmitter, a response signal receiver and a data processing unit.
  • the response signals from the detonator 5 to the programming device 2 are reported back via a second radio path 7.
  • FIG. 2 shows a cross section through the detonator 5.
  • a metal part 10 tapering towards the front can be seen, at the rear end of which a thread 11 is provided, by means of which the detonator 5 can be screwed onto the projectile 4.
  • various cavities 12, 13, 14, which can be used, among other things, to hold the usual igniter components, such as powder charge, fuse, battery, inertia generator, etc., and an electronic circuit 15, for example in the form of a, at a suitable location Integrated semiconductor circuit, which as a signal receiver, ger, data receiver, data processing unit, igniter electronics, license plate memory and response signal transmitter is connected.
  • an antenna line 16 leads to an antenna 18 mounted on the flat front end of the igniter 5.
  • This antenna 18 is a microwave antenna which is applied in stripline technology to an insulating substrate 17 or is designed as a dielectric style radiator.
  • the antenna 18 is designed as a circularly polarized antenna in order to ensure a perfect radio connection without minima of the reception field strength, regardless of the rotational orientation of the igniter to the programming device 2.
  • the antenna line 16 By a suitable design of the antenna line 16 it can be achieved that it breaks off when the projectile is fired, so that the proper functioning, in particular of the detonator electronics, cannot be influenced by electronic measures by the enemy.
  • Fig. 3 shows in the form of a block diagram the internal structure of the programming device 2 and the electronic circuit 15 in the igniter.
  • the programming device 2 contains an energy transmitter 21 which emits an energy beam 6.1.
  • a data signal transmitter 25, which is modulated by a data signal generator 24, is also located in the interrogation device 2.
  • the data signal generator receives its information, inter alia, from a label memory 27 and from a monitoring device 26. It also provides its information to a data processing unit 23.
  • the data processing unit 23 also receives information from a response signal receiver 22 which receives response signals from the detonator circuit 15 via the radio path 7.
  • the signals received by the response signal receiver 22 will be in data processing 23 evaluated, compared with the data from the code generator 24 and displayed if necessary. If the data processing unit 23 detects an error, this is evaluated in the monitoring device 26 and, for example, a repetition of the programming process is triggered.
  • an energy receiver 151 which converts the energy radiated by the energy transmitter 21 into a supply voltage for the other modules.
  • the data signal transmitted via radio path 6.2 is received by a data signal receiver 152, demodulated and sent to a data processing unit 153. Depending on which signal was received, this causes the ignition electronics 154 to be set, the functionality to be checked and the determined data to be retransmitted.
  • a response signal generator 155 is used, which modulates a response signal transmitter 157 accordingly.
  • a central clock generator 156 obtains the clock for all data processing operations from the signals received by the data signal receiver 152 and distributes this to the individual modules.
  • radio paths 6.1, 6.2 and 7 shown separately in the drawing for clarity can be used in practice with the help of only one ; single antenna are respectively broadcast or received in the programming device 2 or at the igniter 5.
  • By transmitting information in both directions it is possible to check the high-frequency transmission, to transmit and check the programmed data back and to check the proper functioning of the detonator logic (eg timer).
  • Fig. 4 shows an embodiment of a receiving circuit for energy signal and data signal in the microwave area.
  • a carrier plate made of dielectric 42 suitable for high frequency, e.g. made of aluminum oxide, polytetrafluoroethylene, etc. with a full-surface rear metallization 43.
  • the flat front end of the igniter itself can serve as the rear metallization 43, for example.
  • a receiving antenna 45 in the form of a square metal surface is located on the dielectric 42.
  • Two diodes 46 are connected from antenna 45 to further metal surfaces 47.
  • the metal surfaces 47 are connected via conductor connections 48 to further metal surfaces 49, from which connecting wires 410 are led to a semiconductor circuit 44.
  • the two metal surfaces 47, 49 and the connecting conductor 48 form a CLC circuit which acts as a sieve circuit and sieves and smoothes the microwave energy received by the receiving antenna 45 and rectified in the diodes 46, so that it is suitable as an operating voltage for the semiconductor circuit 44 .
  • a coupling arrangement 411 in the form of an LC series circuit can also be seen. With the aid of this coupling arrangement 411, a modulation energy transmitted with the microwaves and received by the receiving antenna 45 is coupled out at the output of the diodes 46 and is fed directly to the semiconductor circuit 44 as a data signal.
  • the antennas are advantageously arranged in the case of an igniter on the igniter tip, while the other components are arranged in a protected manner inside the igniter. As already described, the connection is made via the Antenna feed line.
  • FIG. 5 shows the electrical circuit diagram of the receiving circuit shown in FIG. 4.
  • One of the two connections of the receiving antenna 55 acts as an electrical center and the two diodes 56.1, 56.2 are connected to the other connection in a voltage doubler circuit.
  • Coupling arrangement 511 is also coupled to the output of diode 56.2, which couples out the modulation received with the microwaves from the signal mixture present at filter capacitor 57.2 and leads it to semiconductor circuit 44 as a data signal ui nf .

Landscapes

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Abstract

Um die Wirkungsweise eines Geschoßzünders einstellen und/oder überwachen zu können, ist der Zünder (5) mit einer elektronischen Schaltung und das das Geschoß (4) abfeuernde Geschütz mit einem Programmiergerät (2) ausgerüstet. Das Programmiergerät (2) liefert ein Energiesignal (6) für die Energieversorgung der Schaltung am Zünder (5) sowie ein geeignetes Datensignal, mit dem der Geschoßzünder programmiert wird. Die Schaltung am Zünder (5) meldet über ein Antwortgerät (7) Funktion und korrekte Programmierung zurück. Das Programmiergerät (2) ist so am Geschütz bzw. in dessen Umgebung angeordnet, daß das Übertragen der Signale vor bzw. beim Laden des Geschosses (4) erfolgt. Stand der Technik: DE-OS 29 44 115 DE-OS 29 19 753 (Mp.-Nr 558 79) DE-PS 25 08 201 (Mp.-Nr 523 75) DE-OS 29 20 853 US-PS 41 44 815 US-PS 36 70 652 US-PS 38 44 217

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einstellen und/oder Überwachen der Wirkungsweise eines elektronischen Zünders für Geschosse durch Übertragen eines Mikrowellen-Datensignals und eines Mikrowellen-Energiesignals von einer Vorrichtung außerhalb zu einer Vorrichtung innerhalb des Zünders, wobei die Vorrichtung innerhalb des Zünders aus einem Energieempfänger mit Gleichrichter zur Erzeugung einer Versorgungsspannung, einem Datenempfänger, einer Datenverarbeitungseinheit und einer Zünderelektronik, die Vorrichtung außerhalb des Zünders aus einem Energiesender, einer Ein/Ausgabeeinheit und einem Datensender besteht.
  • Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 41 44 815 bekannt. Die von einem Feuerleitrechner errechneten Einstellwerte für den Geschoßzünder werden einem Mikrowellensignal aufmoduliert und von einer Antenne abgestrahlt, die in einer Bohrung im Geschützrohr sitzt. Dabei dient das Geschützrohr selbst als Mikrowellenleiter. Eine Empfangsantenne am Zünder nimmt das eingestrahlte Mikrowellensignal auf und führt es über einen Umschalter entweder an eine Gleichrichtereinrichtung, die daraus eine Versorgungsgleichspannung erzeugt und speichert, oder an ein als Demodulator wirkendes Filter, welches aus dem ankommenden Signal die Daten ausfiltert.
  • Zum Einstellen des Zünders wird zunächst ein Energiesignal hoher Leistung übertragen, so daß eine ausreichend hohe Gleichspannung zur Versorgung der Daten- und Zünderelektronik während der darauf folgenden Datenübertragung und Zünderprogrammierung zur Verfügung steht. Die Übertragung der Daten erfolgt durch ein amplitudenmoduliertes Mikrowellensignal geringer Leistung.
  • Nachteilig an der bekannten Lösung ist die Tatsache, daß das Geschützrohr angebohrt werden muß, um die Mikrowellenantenne einsetzen zu können; im Geschützrohr treten Drücke von über 3000 bar und Temperaturen zwischen 2000 und 30000C auf, wobei die Rohrtemperatur selbst zwischen 60 und 6000C liegen kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Dauer der Datenübertragung durch die Speicherkapazität der Gleichrichterschaltung begrenzt ist. Diese Speicherkapazität begrenzt auch die Zeit zwischen der Datenübertragung und dem Abschuß des Geschosses. Anderenfalls würden die Speicher der Zünderelektronik die gespeicherten Daten verlieren. Aus diesem Grund ist eine Datenübertragung nur unmittelbar vor dem Abfeuern und auch nur einmalig möglich.
  • Es ist also nicht möglich, die korrekte Übertragung der Zündereinstelldaten zu kontrollieren; es ist ebenfalls nicht möglich, die Zünderelektronik auf Fehlerfreiheit zu überprüfen.
  • Eine ähnliche Einrichtung ist auch aus der DE-A 29 44 115 bekannt. Es handelt sich dabei um eine magnetische Induktionseinrichtung mit wenigstens zwei unabhängigen magnetischen Steuerkreisen, von denen der eine für die Übertragung des Energiesignals und der andere für die Übertragung eines Datensignals dient. Diese bekannte Vorrichtung gestattet es, dem Zünder nach Abschuß des Geschosses die erforderliche Energie und die verschiedenen Informationssignale einzeln zu übertragen. Dabei ist es selbstverständlich zwingend notwendig, Mittel zur Winkeleinstellung des Sendeteils in Bezug auf den Empfangsteil vorzusehen, damit die verschiedenen Sendewicklungen lagerecht gegenüber den zugeordneten Empfangswicklungen zu liegen kommen. Die bekannte Vorrichtung ermöglicht gegebenenfalls ein Wiedereinlesen der zum Zünder übertragenen Informationen zur Überprüfung und eventuellen Änderung. Bei den zum Zünder übertragenen Daten handelt es sich beispielsweise um die Sollzeit bis zur Auslösung, die Zeitverzögerung zwischen der Detektion eines bestimmten Ereignisses und der tatsächlichen Zündauslösung, den Abstand zum Zielobjekt, bei dem ausgelöst werden soll, die Ansprechschwelle von Sensoren, Zeitpunkt und Verfahren der Zerlegung bei Streumunition usw..
  • Die Anwendung der bekannten Vorrichtung bringt in der Praxis fast unlösbare Schwierigkeiten mit sich. So ist es sehr schwierig, die korrekte Lage der Sende- und Empfangsspulen zueinander sicherzustellen. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich dadurch, daß die Sendespulen am Auslaßende des Geschütz- oder Werferrohres angeordnet werden müssen, da für die Funktion eine gegenseitige Bewegung zwischen Sende- und Empfangsspulen erforderlich ist, wodurch die Sendespulen hohen Drücken und Temperaturen sowie gegebenenfalls dem feindlichen Beschuß ausgesetzt sind.
  • Aus der DE-A 29 20 853 ist ein Transportbehälter mit einer Vielzahl von Kammern bekannt, von denen jede zur Aufnahme eines Projektils dient, das einen elektrisch einstellbaren Zünder hat. In jeder Kammer ist eine Zündereinstellkappe vorgesehen, die auf dem jeweiligen Zünder befestigt wird. Über die Zündereinstellkappe gelangen elektrische Signale an den Zünder, um diesen einzustellen, ehe er aus der Kammer herausgenommen wird. Ein Netzwerk verbindet jede Einstellkappe mit Eingangsschaltungen, die codierte Signale von einer Quelle, z.B. einem Feuerleitrechner, erhalten.
  • Bei dieser Lösung erfolgt das Einstellen der elektronischen Zünder draht- und kontaktgebunden, wobei spezielle Munitionskisten verwendet werden müssen. Sie ist sehr umständlich und im rauhen Betrieb auch anfällig für Fehlfunktionen. Außerdem ist sie teuer, da alle bisher verwendeten Transportkisten gegen neue ausgetauscht werden müßten.
  • Die US-PS 36 70 652 zeigt einen elektronischen Zünder, dessen Zündcharakteristik über Funk einstellbar ist. Der Zünder enthält eine eigene Stromquelle. Für die Fern- übertragung der Daten dient ein Mikrowellensender. Die Antenne am Projektilzünder ist als Schlitzantenne. ausgeführt.
  • Die US-PS 38 44 217 zeigt einen elektronischen Zünder, dessen Zeitbasis vor dem Start mechanisch eingestellt wird. Während des Fluges können die eingestellten Daten mit Hilfe eines Radarsenders geändert werden. Zur Stromversorgung des Zünders dient ein Trägheitsgenerator und/oder eine Batterie. Die beiden letztgenannten US-Patentschriften offenbaren auch elektrische Schaltungsdetails des Datensignalempfängers, der Datenverarbeitungseinheit und der eigentlichen Zünderelektronik. Es fehlt jedoch in beiden Fällen eine Möglichkeit, die einwandfreie Funktion sowie die korrekte Übertragung der Zündereinstellwerte zu kontrollieren.
  • Es ist auch bekannt, Geschoßzünder dadurch zu programmieren, daß außen am Zünder vorgesehene Ringe mechanisch verdreht werden. Hierdurch ist jedoch die zu übertragende Informationsmenge sehr begrenzt, es ist nur eine optische Kontrolle möglich und es wird aufgrund der mechanischen Programmierung verhältnismäßig viel Zeit gebraucht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es ermöglicht, mit dem Geschoßzünder eine Informationsverbindung herzustellen, die eine sichere Datenübertragung ermöglicht, eine Überprüfung der Daten des Geschoßzünders erlaubt, wobei gegebenenfalls eine Fehlerdiagnose durchgeführt werden kann, die zu beliebigen Zeitpunkten wiederholbar ist. Die Einrichtung soll nur ein geringes Volumen und Gewicht benötigen und ohne eigene elektrische Energieversorgung arbeiten und schnell und billig sein.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung außerhalb des Zünders so.angeordnet ist, daß das Übertragen der Mikrowellen-Signale vor dem bzw. beim Laden des den Zünder tragenden Geschosses in das Geschütz erfolgt, daß Energiesignal und Datensignal gemeinsam und gleichzeitig übertragen werden, daß die Vorrichtung innerhalb des Zünders zusätzlich einen Antwortsignalsender enthält, daß die Vorrichtung außerhalb des Zünders zusätzlich einen Antwortsignalempfänger besitzt, daß mittels Datensignal und Antwortsignal Informationen in beiden Richtungen übertragen und ausgetauscht werden, und daß zum Empfangen bzw. Senden von Energie-, Daten- und Antwortsignalen nur je eine Antenne an Zünder und Vorrichtung außerhalb des Zünders vorgesehen ist.
  • Unter dem Begriff "Geschütz" sollen im Rahmen dieser Anmeldung sowohl Rohrwaffen als auch Werfereinrichtungen verstanden werden. Unter dem Begriff "Geschoß" soll jede Art von Munition verstanden werden, die in der Lage ist, eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung und Zünderelektronik sowie eine Antenne zu tragen.
  • Damit ergeben sich die Vorteile, daß das Geschützrohr nicht verändert werden muß, daß die Datenübertragung in beiden Richtungen praktisch beliebig lange dauern kann, da Energiesignal, Datensignal und gegebenenfalls Antwortsignal gleichzeitig übertragen werden, daß in der Zünderelektronik kein Energiespeicher für die Versorgungsspannung benötigt wird, so daß die Sicherheit beim Abfeuern eines Geschosses gewährleistet ist, daß keinerlei Veränderungen an Geschoß, Geschütz, Transportkisten usw. erforderlich sind, daß ein Informationsaustausch vom Feuerleitrechner, der gleichzeitig zur Kontrolle der Zünder funktion herangezogen wird, zum Zünder und umgekehrt möglich ist und daß dieser Informationsaustausch jederzeit und beliebig oft erfolgen kann und daß eine Funktionskontrolle des Zünders zwischen dem Zeitpunkt seiner Herstellung und dem Zeitpunkt seines Gebrauchs, beispielsweise im Munitionsdepot, jederzeit möglich ist.
  • Die Erfindung macht von den in der DE-A 25 08 201 und insbesondere der DE-A 29 19 753 beschriebenen Vorrichtungen Gebrauch. Es handelt sich dabei um Anlagen, die aus einem ortsfesten Abfragegerät und einem beweglichen Antwortgerät bestehen. Das Abfragegerät besitzt einen Energiesender und einen Öffnungscode-Sender, der den in einem Öffnungscode-Speicher und gegebenenfalls einem Öffnungscode-Zusatzspeicher gespeicherten Öffnungscode aussendet, sowie einen Kennzeichenempfänger und eine Datenverarbeitungseinheit. Das Antwortgerät enthält einen Energieempfänger, der die eingestrahlte Energie in die Stromversorgung für die Elektronik des Antwortgerätes umwandelt. Ferner enthält das Antwortgerät einen Öffnungscode-Empfänger mit nachgeordnetem Öffnungscode-Vergleicher, der den in einem Öffnungscode-Speicher und gegebenenfalls Öffnungscode-Zusatzspeicher gespeicherten Code mit dem über den Funkweg empfangenen Code vergleicht. Das Ausgangssignal des Öffnungscode-Vergleichers steuert über einen Öffnungscode-Verarbeiter einen Kennzeichen-Sender. Das vom Kennzeichen-Sender über einen weiteren Funkweg zum Abfragegerät auszusendende Kennzeichen ist in einem Kennzeichen-Speicher und gegebenenfalls in einem oder mehreren Kennzeichen-Zusatzspeichern gespeichert. Mit Hilfe eines zusätzlichen Kennzeichen-Codierempfängers im Antwortgerät kann der im Kennzeichen-Zusatzspeicher gespeicherte Kennzeichenteil beliebig über Funk geändert werden. Da die eingestrahlte Energie naturgemäß klein ist, der Kennzeichen-Sender jedoch ein möglichst energiereiches Antwortsignal abstrahlen soll, um eine hohe Reichweite zu erzielen, kann der vom Kennzeichen-Sender auszustrahlende Signalträger im ortsfesten Abfragegerät erzeugt und mit dem Energiestrahl und dem Öffnungscode an das bewegliche Antwortgerät übertragen werden, wo der Antwortsignalträger vor seiner Wiederabstrahlung durch den Kennzeichen-Sender lediglich moduliert wird.
  • Bei Anwendung der Erfindung wird - soweit sinnvoll - die gesamte Munition mit je einem Antwortgerät ausgerüstet. Da das Antwortgerät im wesentlichen aus einer Sende- und Empfangsantenne, einer Gleichrichterschaltung, einer Code-Speicher-und-Vergleicherschaltung, einer Zünderelektronikschaltung und einer Rücksendeeinrichtung besteht, die als integrierte Halbleiterschaltung ausgeführt wird, und eine Batterie zur Spannungsversorgung nicht erforderlich ist, können die räumlichen Abmessungen des Antwortgerätes durch geeignete Wahl der Sende- und Empfangsfrequenzen sehr klein gehalten werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann nach Übertragen eines geeigneten Datensignals die einwandfreie Funktion der Zünderelektronik jederzeit, d.h. nicht nur beim Laden des Geschützes, überprüft und zurückgemeldet werden. Auf diese Weise können fehlerhafte Zünder schon vor dem Abschuß ausgemustert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Antenne am Zünder zirkular polarisiert. Damit wird die normalerweise vorhandene Lageabhängigkeit der Datenübertragung infolge einer linaren Polarisierung beider Antennen sicher verhindert. Zwar wäre es möglich, mehrere linear polarisierte Antennen auf den Zünder aufzubringen, jedoch ergibt sich dadurch die Notwendigkeit, zu extrem hohen Frequenzen überzugehen, da der Platz auf der Zünderspitze bzw. außem am Zünder allgemein begrenzt ist. Beim Übergang zu extrem hohen Frequenzen im Gigahertz-Bereich lassen sich zwar kleine Antennenabmessungen erreichen, jedoch wird der Leistungsfluß durch die wirksame Antennenfläche begrenzt. Kleine Antennenflächen haben einen kleinen Leistungsfluß zur Folge. Dies widerspricht jedoch dem Erfordernis, möglichst viel Leistung zu übertragen, um die Vorrichtung innerhalb des Zünders mit ausreichender Versorgungsspannung versorgen zu können. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Antenne am Zünder zirkular polar auszubilden.
  • Vorzugsweise ist die Antenne auf dem flachen vorderen Ende des Zünders befestigt. Diese Anordnung erleichtert es dem Bedienungspersonal, die für eine einwandfreie Energie- und Datenübertragung erforderliche Orientierung der Antennen zueinander sicherzustellen; die Geschoßspitze muß in einfacher Weise in Richtung auf das neben dem Geschütz stehende Einstellgerät gehalten werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Verbindungsleitung zwischen der Antenne auf der Zünderspitze und der elektronischen Vorrichtung innerhalb des Zünders bei hohen Beschleunigungen, d.h. beim Abfeuern des Geschosses, zerstörbar. Damit wird verhindert, daß nach dem Abfeuern des Geschosses die Zündereinstelldaten durch elektronische Gegenmaßnahmen des Feindes verändert werden können.
  • Vorteilhafterweise enthält die Vorrichtung innerhalb des Zünders einen Kennzeichenspeicher, der beim Übertragen der Zündereinstelldaten mit einer individuellen Kennzahl geladen wird. Während es bisher üblich ist, elektronische Antwortgeräte wie Radartransponder usw. bereits ab Werk mit einer individuellen Kennzeichenadresse zu versehen, um sie später jederzeit individuell ansprechen zu können, ist dies bei der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt vorgesehen. Hier sind vielmehr vorzugsweise alle Zünder ab Werk "namenlos". Beim Programmieren des Zünders wird eine fortlaufende Nummer als individuelle Adresse vergeben, so daß dann jeder Zünder individuell ansprechbar, programmierbar, überprüfbar und abfeuerbar ist. Da üblicherweise ein programmierter Zünder innerhalb relativ kurzer Zeit verschossen wird, ist die benötigte Stellenzahl für den Kennzeichenspeicher sehr klein, während nach der herkömmlichen Methode die Stellenzahl sehr groß gehalten werden müßte, da die Zahl der hergestellten Zünder naturgemäß sehr groß ist. Sollte einmal aus praktischen Gründen ein bereits benannter und programmierte Zünder nicht verschossen werden, so ist es durchaus möglich, ihn umzubenennen bzw. umzuprogrammieren.
  • Vorteilhafterweise enthält die Vorrichtung innerhalb des Zünders ein Filter, welches das Datensignal aus dem empfangenen Signalgemisch von Energiesignal und Datensignal kontinuierlich herausfiltert. Derartige Einrichtungen sind aus dem eingangs beschriebenen Stand der Technik prinzipiell bekannt.
  • Gemäß einer besonderen, die Vorrohrsicherheit und die Überflugsicherheit verbessernden Ausbildung der Erfindung wird mit der aus dem Energiesignal gewonnenen Versorgungsspannung nur der Datenempfänger, die Datenverarbeitungseinheit und der Antwortsignalsender, nicht jedoch die eigentliche Zündschaltung versorgt. Diese Maßnahme ist bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik nicht immer erfüllt.
  • Es braucht nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß der Datenaustausch zwischen dem Abfragegerät und dem Antwortgerät der erfindungsgemäß eingesetzten Einrichtung zum automatischen Identifizieren von Objekten und/oder Lebewesen durch geeignete Maßnahmen gegen gegnerische Ortung und Umprogrammierung gesichert werden muß. Hierbei leisten die in der Einrichtung zum automatischen Identifizieren von Objekten und/oder Lebewesen vorgesehenen Öffnungscode-Speicher und -Vergleicher sowie die frei programmierbaren Zusätzspeicher gute Dienste.
  • Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Anordnung von Zünder und Zünder-Programmiergerät,
    • Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Geschoßzünder,
    • Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung außerhalb und einer Vorrichtung innerhalb des Zünders,
    • Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Mikrowellen-Empfangs-und -Sendeschaltung und
    • Fig. 5 das elektrische Ersatz-Schaltbild der Empfangsschaltung.
  • Fig. 1 zeigt eine räumliche Zuordnung eines Zünders 5 zu einem Zünder-Programmiergerät 2. Dieses Gerät 2 enthält im wesentlichen eine Ein/Ausgabeeinheit, einen Energiesender, einen Datensender, einen Antwortsignalempfänger sowie eine Datenverarbeitungseinheit. Die drahtlose Informationsverbindung vom Gerät 2 zum Zünder 5, welcher auf ein Geschoß 4 aufgeschraubt ist, erfolgt über einen ersten Funkweg 6. Die Rückmeldung der Antwortsignale vom Zünder 5 zum Programmiergerät 2 erfolgt über einen zweiten Funkweg 7.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Zünder 5. Man erkennt ein nach vorne konisch zulaufendes Metallteil 10, an dessen rückwärtigem Ende ein Gewinde 11 vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Zünder 5 auf das Geschoß 4 aufgeschraubt werden kann. Im Inneren des Zünders 5 befinden sich diverse Hohlräume 12,13,14, welche u. a. zur Aufnahme der üblichen Zünderbestandteile, wie Pulverladung, Sicherung, Batterie, Trägheitsgenerator usw., dienen können, und an geeigneter Stelle eine elektronische Schaltung 15, beispielsweise in Form einer integrierten Halbleiterschaltung, welche als Signalempfän- , ger, Datenempfänger, Datenverarbeitungseinheit, Zünderelektronik, Kennzeichenspeicher und Antwortsignalsender verschaltet ist. Von der elektronischen Schaltung 15 führt eine Antennenleitung 16 zu einer auf dem flachen vorderen Ende des Zünders 5 aufgebrachten Antenne 18. Diese Antenne 18 ist eine Mikrowellenantenne, die in Streifenleitertechnik auf einem Isolierstoffsubstrat 17 aufgebracht oder als dielektrischer Stilstrahler ausgebildet ist.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Antenne 18 als zirkular polarisierte Antenne ausgebildet, um unabhängig von der Drehorientierung des Zünders zum Programmiergerät 2 eine einwandfreie Funkverbindung ohne Minima der Empfangsfeldstärke sicherzustellen.
  • Durch geeignete Ausbildung der Antennenleitung 16 kann erreicht werden, daß sie beim Abfeuern des Geschosses abreißt, so daß die einwandfreie Funktion, insbesondere der Zünderelektronik, nicht durch elektronische Maßnahmen des Feindes beeinflußt werden kann.
  • Fig. 3 zeigt in Form eines Blockschaltbildes den inneren Aufbau des Programmiergerätes 2 sowie der elektronischen Schaltung 15 im Zünder. Das Programmiergerät 2 enthält einen Energiesender 21, der einen Energiestrahl 6.1 aussendet. Weiterhin befindet sich im Abfragegerät 2 ein Datensignalsender 25, der von einem Datensignalgenerator 24 moduliert wird. Der Datensignalgenerator erhält seine Information u. a. von einem Kennzeichenspeicher 27 sowie von einer Überwachungseinrichtung 26. Außerdem gibt er seine Informationen an eine Datenverarbeitungseinheit 23. Die Datenverarbeitungseinheit 23 erhält ferner Informationen von einem Antwortsignalempfänger 22, der über den Funkweg 7 Antwortsignale von der Zünderschaltung 15 empfängt. Die vom Antwortsignalempfänger 22 empfangenen Signale werden in der Datenverarbeitungseinheit 23 ausgewertet, mit den vom Codegenerator 24 stammenden Daten verglichen und gegebenenfalls angezeigt. Erkennt die Datenverarbeitungseinheit 23 einen Fehler, so wird dies in der Überwachungseinrichtung 26 ausgewertet und beispielsweise eine Wiederholung des Programmiervorgangs ausgelöst.
  • In der elektronischen Schaltung 15 innerhalb des Zünders befindet sich im wesentlichen ein Energieempfänger 151, der die vom Energiesender 21 eingestrahlte Energie umwandelt in eine Versorgungsspannung für die übrigen Baugruppen. Das über den Funkweg 6.2 übertragene Datensignal wird von einem Datensignalempfänger 152 empfangen, demoduliert und an eine Datenverarbeitungseinheit 153 gegeben. Diese veranlaßt - je nachdem, welches Signal empfangen wurde - das Einstellen der Zünderelektronik 154, das Überprüfen der Funktionsfähigkeit und die Rückübertragung der ermittelten Daten. Hierzu dient ein Antwortsignalgenerator 155, welcher einen Antwortsignalsender 157 entsprechend moduliert. Ein zentraler Taktgenerator 156 gewinnt aus dem vom Datensignalempfänger 152 empfangenen Signalen den Takt für sämtliche Datenverarbeitungsvorgänge und verteilt diesen an die einzelnen Baugruppen.
  • Die in der Zeichnung zur besseren Verständlichkeit getrennt dargestellten Funkwege 6.1, 6.2 und 7 können im praktischen Anwendungsfall mit Hilfe nur je einer;einzigen Antenne jeweils im Programmiergerät 2 bzw. am Zünder 5 ausgestrahlt bzw. empfangen werden. Durch die Übertragung von Information in beiden Richtungen ist es möglich, die hochfrequenzmäßige Übertragung zu überprüfen, die einprogrammierten Daten zurück zu übertragen und zu überprüfen und die einwandfreie Funktion der Zünderlogik (z.B. Zeitwerk) zu überprüfen.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Empfangsschaltung für Energiesignal und Datensignal im Mikrowellengebiet. Man erkennt ein Trägerplättchen aus hochfrequenzgeeignetem Dielektrikum 42, z.B. aus Aluminiumoxid, Polytetrafluoräthylen usw. mit einer ganzflächigen Rückseitenmetallisierung 43. Als Rückseitenmetallisierung 43 kann beispielsweise das flache vordere Ende des Zünders selbst dienen. Auf dem Dielektrikum 42 befindet sich eine Empfangsantenne 45 in Form einer quadratischen Metallfläche. Von der Antenne 45 sind zwei Dioden 46 zu weiteren Metallflächen 47 geschaltet. Die Metallflächen 47 sind über Leiterverbindungen 48 mit weiteren Metallflächen 49 verbunden, von denen Verbindungsdrähte 410 zu einer Halbleiterschaltung 44 geführt sind.
  • Die beiden Metallflächen 47, 49 sowie die verbindende Leiterbahn 48 bilden einen CLC-Kreis, der als Siebschaltung wirkt und die von der Empfangsantenne 45 aufgenommene und in den Dioden 46 gleichgerichtete Mikrowellenenergie siebt und glättet, so daß sie als Betriebsspannung für die Halbleiterschaltung 44 geeignet ist.
  • Man erkennt ferner eine Koppelanordnung 411 in Form eines LC-Serienkreises. Mit Hilfe dieser Koppelanordnung 411 wird eine mit den Mikrowellen übertragene, von der Empfangsantenne 45 aufgenommene Modulationsenergie am Ausgang der Dioden 46 ausgekoppelt und als Datensigrial direkt an die Halbleiterschaltung 44 geführt.
  • Während in Fig. 4 Empfangsantenne, Gleichrichterschaltung und Halbleiterschaltung auf einem einzigen Trägersubstrat angeordnet sind, wird bei der Anwendung bei einem Zünder auf der Zünderspitze vorteilhafterweise die Antennen angeordnet, während die übrigen Komponenten im Inneren des Zünders geschützt angeordnet werden. Die Verbindung erfolgt, wie schon beschrieben, über die Antennenzuleitung.
  • Fig. 5 zeigt das elektrische Schaltbild der in der Fig. 4 dargestellten Empfangsschaltung. Einer der beiden Anschlüsse der Empfangsantenne 55 wirkt als elektrischer Mittelpunkt und an den anderen Anschluß sind die beiden Dioden 56.1, 56.2 in Spannungsverdopplerschaltung angeschlossen. Am Ausgang der beiden Dioden sind Ladekondensatoren 57.1, 57.2 gegen den elektrischen Mittelpunkt geschaltet, während der elektrische Strom über die Siebdrosseln 58.1, 58.2 und weitere Siebdrosseln 510.1, 510.2 zu den Spannungsversorgungsanschlüssen der Halbleiterschaltung fließt. Dabei entsteht eine Versorgungsgleichspannung U=. Am Ausgang der Diode 56.2 ist ferner die Koppelanordnung 511 angekoppelt, die aus dem am Siebkondensator 57.2 anstehenden Signalgemisch die mit den Mikrowellen empfangene Modulation auskoppelt und als Datensignal uinf an die Halbleiterschaltung 44 führt.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Einstellen und/oder Überwachen der Wirkungsweise eines elektronischen Zünders für Geschosse durch Übertragen eines Mikrowellen-Datensignals und eines Mikrowellen-Energiesignals (6) von einer Vorrichtung (2) außerhalb zu einer Vorrichtung (15) innerhalb des Zünders (5), wobei die Vorrichtung (15) innerhalb des Zünders (5) aus einem Energieempfänger mit Gleichrichter zur Erzeugung einer Versorgungsspannung, einem Datenempfänger, einer Datenverarbeitungseinheit und einer Zünderelektronik, die Vorrichtung (2) außerhalb des Zünders aus einem Energiesender, einer Ein/Ausgabeeinheit und einem Datensender besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (2) außerhalb des Zünders (5) so angeordnet ist, daß das Übertragen der Mikrowellen-Signale (6,7) vor dem bzw. beim Laden des den Zünder (5) tragenden Geschosses (4) in das Geschütz (1) erfolgt, daß Energiesignal und Datensignal (6) gemeinsam und gleichzeitig übertragen werden, daß die Vorrichtung (15) innerhalb des Zünders (5) zusätzlich einen Antwortsignalsender enthält, daß die Vorrichtung (2) außerhalb des Zünders (5) zusätzlich einen Antwortsignalempfänger besitzt, daß mittels Datensignal (6) und Antwortsignal (7) Informationen in beiden Richtungen übertragen und ausgetauscht werden, und daß zum Empfangen bzw. Senden von Energie-, Daten- und Antwortsignalen nur je eine Antenne (18) an Zünder (5) und Vorrichtung außerhalb des Zünders vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schaltungsmittel aufweist, die nach Übertragen eines geeigneten Datensignals die vorprogrammierten und eingestellten Zünderdaten sowie die einwandfreie Funktion der Zünderelektronik überprüfen und zurückmelden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (18) am Zünder (5) zirkular polarisiert ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (18) als dielektrischer Stilstrahler ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (18) auf dem flachen vorderen Ende des Zünders (5) befestigt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (16) zwischen der Antenne (18) am Zünder (5) und der elektronischen Vorrichtung (15) innerhalb des Zünders (5) bei hohen Beschleunigungen zerstörbar ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) innerhalb des Zünders (5) einen Kennzeichenspeicher enthält, der beim Übertragen der Zündereinstelldaten mit einem individuellen Kennzeichen geladen wird. ;
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) innerhalb des Zünders (5) ein Filter enthält, welches das Datensignal aus dem empfangenen Signalgemisch kontinuierlich herausfiltert.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der aus dem Energiesignal gewonnenen Versorgungsspannung nur der Datenempfänger, die Datenverarbeitungseinheit und der Antwortsignalsender versorgt werden.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (18) eine Mikrowellenantenne ist, die als Streifenleiter auf einem Isolierstoffsubstrat (17) aufgebracht ist.
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Inventor name: KOERNER, HANS-GERHARD, ING. GRAD.

Inventor name: BERTHOLD, RAINER, DIPL.-PHYS.

Inventor name: LANG, HELMUT, ING.-GRAD.

Inventor name: MELCHIOR, FRIEDRICH, DIPL.-PHYS.