EP0218742B1 - Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffensysteme - Google Patents
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- F41G5/16—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns gyroscopically influenced
Definitions
- the invention relates to a fire control system for indirectly aimed weapon systems, in particular for artillery means.
- the guns In contrast to direct-aiming weapons, such as the cannon of a main battle tank, which can be optically aimed at the target by the gunner and stabilized by an inertially controlled control system (cf. DE-A 13 332 795), the guns traditionally have to be used indirectly firing positions intended to be directed by the so-called directional squad.
- This guide group determines the north direction, marks the basic direction in the terrain and measures the firing position. After the march to the firing room, the individual guns move into their respective gun firing positions in the basic direction. Now the north direction is optically transferred from the directional circle to the individual guns. Further, the circuit Rich Trupp reports the determined positions on the gun Batteriefeue d eitstelle. Fire commands are created from further specified information and transmitted to the guns.
- the information contained in the fire command must be made known to the gun crew, carried out by them and checked by the gun leader.
- the commanded position of the weapon (side angle and elevation angle) is set by the gunner or gunner (s) by operating the gun mechanism under the supervision of the gunner and controlled by optical means.
- the values of the side and elevation angle for the weapon to be aligned are calculated by a ballistics calculation in a central computer of the battalion stand and by the gun crew Remote data transmission communicated on a display to an interface at the location of the weapon.
- the ammunition gunners prepare the ammunition according to the information received.
- the guns After establishing readiness for fire and notifying the fire control center accordingly, the guns receive the firing order from there. When several shots are fired quickly at a target, there is usually no aiming between shots in order to achieve maximum fire speed. A lower hit accuracy is accepted.
- the invention has for its object to significantly shorten the target times until the readiness for fire and to increase the accuracy of the weapon alignment with significantly reduced personnel costs.
- a fire control system according to the invention for indirectly aimed weapon systems, in particular for artillery means, has the features specified in claim 1.
- the invention is distinguished from conventional artillery deployment systems by a new type of fire control. So far, many activities for determining the position, for locating and aiming the weapon, which were generally done by aiming with optics, loading dragonflies, etc., were necessary for the preparation of the fire readiness of artillery weapons, but the invention provides the possibility of these processes largely automated so that the gun crew can concentrate on their actual task, namely the operation of the gun.
- an inertial reference and navigation system is mounted on the gun in such a way that all relevant data such as the position and location of the gun, the direction of the barrel, etc. are supplied directly by this inertial system.
- This data comes together in an operating and display device, which is also referred to below as an "intelligent communication device" and which at the same time displays all the further information required for technical and tactical fire control.
- This communication device is directly connected to the fire control center.
- the gun crew With the fire control system 10 according to the invention, it is possible for the gun crew to optically display the information currently required in all phases of use and to greatly simplify or completely replace procedures, in particular when determining the gun position and when aiming the weapon, by automation. This shortens the times until the effectiveness or readiness to fire is reached, greatly relieves the gun crew of routine work and increases the accuracy of hits when firing several times, and frees up personnel for other tasks.
- An inertial reference and navigation system 1 which is mounted on the gun, provides information about the position and location of the gun and the position of the weapon.
- An "intelligent communication device” 2 (in the following communication device), whose system structure is shown in FIG. 3, enables a numerical and graphic representation of information, processing, storage and transmission of data as well as the quick and safe triggering of basic functions by pressing function keys.
- the communication device 2 is also connected to the inertial reference and navigation system 1 via a series of interfaces / modems 24 with one or more sensors 3, for example a sensor 25 for detecting the muzzle velocity of a projectile, with one or more controllers 4, for example one Magazine control 28 and connected to one or more daughter displays 5, for example a daughter display 5 1 for the gunner and a daughter display 5 2 for an ammunition gunner or with any other daughter display device 26.
- a secure data exchange in digital format can take place via a radio device 7 and a radio link 6.
- An additional voice or data connection can be provided by a field cable connection 8. If necessary, further units can be connected to a further external connection 9 of the communication device 2.
- the communication device has a screen 31 integrated directly into the device and a control panel 21 with numeric input buttons 30 and function buttons 32.
- the central processing unit (CPU) is designated with reference note 23 and a power supply with reference note 22.
- the inertial reference and navigation system 1 is connected to the communication device 2 via a further interface 27.
- the exact position of the gun is immediately available in communication device 2. After pressing the corresponding function key 32, the position is sent to the fire control center in a data-secured manner via the radio 7. This type of transmission is faster and safer than traditional methods of radiotelephony. Coverage information can also be sent to the fire control center in a similar simple manner.
- the received data are formatted and immediately displayed clearly on the screen 21 of the communication device 2 (cf. FIG. 5).
- the ammunition gunner receives the partial information that is important to them via one or more daughter displays 5z and 26.
- the target and actual position of the weapon are represented according to the invention by a fixed target circle 61 and a movable crosshair 62.
- the target and actual values of the partial ring and elevation are also displayed numerically.
- the message "ALIGNMENT”, for example, is shown flashing until the actual position of the weapon is in the side and elevation within a defined storage window (e.g. target position ⁇ 1-).
- the reading of the target and actual position of the weapon is facilitated by a two-axis scale 63 with logarithmic division on the screen.
- a switchable resolution can also be selected for the scale display, so that in a simple manner a rough direction and then, with increased scale resolution (magnifying glass), the weapon can be adjusted.
- the automatically appearing "DIRECTION" is shown, if applicable, even after switching the display to the new display of the fire command (Fig. 5) in the display, so that a deviation of the weapon from the initially set target position, e.g. by sinking the carrier vehicle, is displayed and therefore a quick message is possible.
- inertial reference and navigation system 1 supplies all the necessary values, if the directional drives are appropriately equipped, automatic straightening, triggered again by pressing one of the function keys 32, is readily possible. This means a further simplification of the straightening process with further time savings. This also enables fully automatic messaging, i.e. without triggering by means of a button, so that the accuracy of hits is further increased with maximum fire speed and minimal time expenditure for the message.
- the notification of the readiness to fire to the fire control unit is triggered by pressing a button on the control panel 31.
- the fire command received and possibly countdown and / or countup times are shown in the fire command shown on the screen 21 (see FIG. 5); see for example Fig. 7, "F” and count time "00".
- the firing and the fired message to the fire control center again take place automatically after pressing the corresponding function keys 32 in the control panel 31.
- the communication device 2 Since the communication device 2 has a sufficiently large computing and storage capacity, a ballistic calculation conventionally carried out in the fire control center is also possible in the gun itself.
- Sensors 3, connected via the interface 25, are used to measure the muzzle velocity (Vo) and, if necessary, the powder temperature. By taking the determined values into account when calculating the fire commands, the probability of a hit is increased.
- the communication device 2 is also able to control, for example, an electrical detonator connected to the reserve connection 9.
- the control 4 for a magazine control can take place via the interface 28.
- An analytical platform can be used as the inertial reference and navigation system 1, which is mounted on the height-adjustable mass of the weapon and provides the position and position of the gun and the position of the weapon to be aimed in relation to an earth-fixed coordinate system.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffensysteme, insbesondere für Artillerieeinsatzmittel.
- Im Gegensatz zu direkt richtbaren Waffen, etwa der Kanone eines Kampfpanzers, die optisch durch den Richtschützen auf das Ziel ausgerichtet und durch ein inertial gesteuertes Regelsystem stabilisiert sein kann (vgl. DE-A 13 332 795), müssen herkömmlicherweise die für Geschütze als indirekt zu richtende Waffen vorgesehenen Feuerstellungen durch den sogenannten Richtkreistrupp vorbereitet werden. Dieser Richtkreistrupp bestimmt die Nordrichtung, markiert die Grundrichtung im Gelände und vermißt die Feuerstellung. Nach dem Marsch zum Feuerstellungsraum beziehen die einzelnen Geschütze ihre jeweiligen Geschützfeuerstellungen in Grundrichtung. Nun wird auf optischem Wege die Nordrichtung vom Richtkreis auf die einzelnen Geschütze übertragen. Ferner meldet der Richkreistrupp die ermittelten Geschützpositionen an die Batteriefeuedeitstelle. Dort werden aus weiteren vorgegebenen Angaben Feuerkommandos erstellt und an die Geschütze übermittelt. Die im Feuerkommando enthaltenen Angaben müssen der Geschützbesatzung bekanntgegeben werden, von dieser ausgeführt und vom Geschützführer kontrolliert werden. Die befohlene Position der Waffe (Seitenwinkel und Elevationswinkel) wird von dem oder den Richtkanonieren durch Betätigen des Richtmechanismus unter Aufsicht des Geschützführers angerichtet und durch optische Mittel kontrolliert. Bei einem unter der Bezeichnung "Quickfire" bekannten Artilleriefeuerleitsystem (vgl. Internationale Wehrrevue 6/1984, S. 752 und 753) werden die Werte von Seiten- und Elevationswinkel für die auszurichtende Waffe durch eine Ballistikrechnung in einem Zentralcomputer des Bataillonstands berechnet und der Geschützbesatzung durch Datenfernübertragung auf einem Display einer Schnittstelle am Ort der Waffe mitgeteilt. Die Munitionskanoniere bereiten gemäß den erhaltenen Angaben die Munition vor.
- Nach dem Herstellen der Feuerbereitschaft und entsprechender Meldung an die Feuerleitstelle erhalten die Geschütze von dort den Abfeuerbefehl. Beim schnellen Abfeuern mehrerer Schüsse auf ein Ziel wird üblicherweise zwischen den Schüssen nicht nachgerichtet, um maximale Feuergeschwindigkeit zu erreichen. Dabei wird eine geringere Treffergenauigkeit inkauf genommen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Richtzeiten bis zur Herstellung der Feuerbereitschaft wesentlich zu verkürzen und die Genauigkeit der Waffenausrichtung bei deutlich verringertem Personalaufwand zu erhöhen.
- Ein erfindungsgemäßes Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffensysteme, insbesondere für Artillerieeinsatzmittel,weist die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet sowie in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Die Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Artillerieeinsatzsystemen durch eine neuartige Feuerleitung aus. Waren bisher zur Herstellung der Feuerbereitschaft von Artilleriewaffen viele Tätigkeiten zur Feststellung der Position, zum Auffinden und Richten der Waffe notwendig, die im allgemeinen über Anzielen mit Optiken, Einspielen von Libellen usw. erledigt wurden, so ergibt sich mit der Erfindung die Möglichkeit, diese Abläufe weitgehend zu automatisieren, so daß sich die Geschützmannschaft auf ihre eigentliche Aufgabe, nämlich die Bedienung des Geschützes konzentrieren kann.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein inertiales Referenz- und Navigationssystem, verwirklicht als Strapdown-System, so am Geschütz montiert, daß alle relevanten Daten wie Position und Lage des Geschützes, Richtung des Rohrs usw. direkt von diesem Inertialsystem geliefert werden. Diese Daten laufen in einem Bedien- und Anzeigegerät zusammen, das im folgenden auch als "intelligentes Kommunikationsgerät" bezeichnet wird und das gleichzeitig alle weiteren benötigten Informationen zur technischen und taktischen Feuerleitung anzeigt. Dieses Kommunikationsgerät ist direkt mit der Feuerleitstelle verbunden.
- Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, jedoch ohne Beschränkung des Erfindungsgedankens erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Systemübersicht über ein Führungs-und Feuerieitsystem für Geschütze mit erfindungsgemäßen Merkmalen;
- Fig. 2 den Systemaufbau eines konkreten Ausführungsbeispiels für ein Führungs- und Feuerieitsystem gemäß der Erfindung;
- Fig. 3 den Aufbau eines integrierten Bedien- und Anzeigegeräts, des "intelligenten Kommunikationsgeräts" im Systemaufbau gemäß der Erfindung und
- Fig. 4 bis 7 Beispiele von möglichen Darstellungsformen von Information auf einem Sichtanzeigeschirm des Kommunikationsgeräts gemäß Fig. 3 im Verlauf einzelner Einsatzphasen eines mit dem erfindungsgemäßen Feuerleitsystem ausgerüsteten Waffensystems.
- Mit dem erfindungsgemäßen Feuerleitsystem 10 ist es möglich, der Geschützbesatzung in allen Einsatzphasen die aktuell be nötigten Informationen optisch anzuzeigen sowie Handlungsabläufe, insbesondere bei der Ermittlung der Geschützposition und beim Richten der Waffe durch Automatisierung stark zu vereinfachen oder vollständig zu ersetzen. Dadurch wird eine Verkürzung der Zeiten bis zum Erreichen der Wirkungs- bzw. Feuerbereitschaft, eine starke Entlastung der Geschützbesatzung von Routinearbeiten und eine Erhöhung der Treffergenauigkeit bei mehrfachem Abfeuem sowie ein Freiwerden von Personal für andere Aufgaben erreicht.
- Ein inertiales Referenz- und Navigationssystem 1, das am Geschütz montiert ist, liefert Angaben über Position und Lage des Geschützes sowie über die Lage der Waffe. Ein "intelligentes Kommunikationsgerät" 2 (im folgenden Kommunikationsgerät), dessen Systemaufbau die Fig. 3 zeigt, ermöglicht eine numerische und graphische Darstellung von Information, Verarbeitung, Speicherung und Übertragung von Daten sowie die rasche und sichere Auslösung von Grundfunktionen durch Betätigen von Funktionstasten. Das Kommunikationsgerät 2 ist au-Ber mit dem inertialen Referenz- und Navigationssystem 1 iber eine Reihe von Schnittstellen/Modems 24 mit einem oder mehreren Sensoren 3, beispielsweise einem Sensor 25 zur Erfassung der Mündungsgeschwindigkeit eines Geschosses, mit einer oder mehreren Steuerungen 4, beispielsweise einer Magazinsteuerung 28 sowie mit einer oder mehreren Tochteranzeigen 5, beispielsweise einer Tochteranzeige 51 für den Richtkanonier und einer Tochteranzeige 52 für einen Munitionskanonier oder mit einem beliebigen anderen Tochteranzeigegerät 26 verbunden. Über ein Funkgerät 7 und eine Funkstrecke 6 kann ein gesicherter Datenaustausch im Digitalformat erfolgen. Eine zusätzliche Sprech-oder Datenverbindung kann durch eine Feldkabelverbindung 8 vorgesehen sein. An einem weiteren externen Anschluß 9 des Kommunikationsgeräts 2 können weitere Einheiten im Bedarfsfall angeschlossen werden. Das Kommunikationsgerät besitzt einen unmittelbar in das Gerät integrierten Bildschirm 31 und ein Bedienfeld 21 mit Zifferneingabetasten 30 und Funktionstasten 32. Die zentrale Recheneinheit (CPU) ist mit Bezugshinweis 23 und eine Stromversorgung mit Bezugshinweis 22 bezeichnet. Das inertiale Referenz- und Navigationssystem 1 ist über eine weitere Schnittstelle 27 mit dem Kommunikationsgerät 2 verbunden.
- In der Praxis wird mit dem erfindungsgemäßen Feuerleitsystem wie folgt gearbeitet:
- Während des Marsches erhält der Geschützführer laufend Informationen über Position und Lage des Geschützes. Von einer Feuerleitstelle über Funk erhaltene Angaben über die Koordinaten der anzufahrenden Feuerstellung und der dort einzunehmenden Grundrichtung werden automatisch auf dem Bildschirm 21 in einer ersten Sichtbilddarstellung (vgl. Fig. 4) angezeigt, die mit "Anfahren der Feuerstellung" bezeichnet werden kann. Der Geschützführer ist jetzt in der Lage, die befohlene Feuerstellung eigenständig anzufahren. Ein Vorbereiten der Feuerstellung ist nicht mehr erforderlich. Die Schirmbilddarstellung der Fig. 4 zeigt eine mögliche Darstellungsform der Information über Fahrzeug und Marschziel.
- Nach Beziehen der Feuerstellung steht im Kommunikationsgerät 2 die exakte Position des Geschützes sofort zur Verfügung. Nach Betätigen der entsprechenden Funktionstaste 32 wird die Position datengesichert über das Funkgerät 7 an die Feuerleitstelle gesendet. Diese Art der Übertragung ist rascher und sicherer als herkömmliche Verfahren per Sprechfunk. Auf ähnliche einfache Weise lassen sich auch Deckungsangaben zur Feuerleitstelle senden.
- Alle bisherigen Tätigkeiten des Richtkreistrupps können entfallen.
- Die zur Herstellung der Wirkungsbereitschaft benötigte Zeit wird damit drastisch gegenüber herkömmlichen Verfahren gesenkt.
- Nach Erhalt eines Feuerkommandos werden die empfangenen Daten formatiert und sofort übersichtlich am Bildschirm 21 des Kommunikationsgeräts 2 dargestellt (vgl. Fig. 5). Die Munitionskanoniere erhalten die für sie wichtige Teilinformation über eine oder mehrere Tochteranzeigen 5z bzw. 26.
- Nach einer weiteren Betätigung einer der Funktionstasten 32 wird als Richthilfe zur wesentlichen Vereinfachung des Richtvorgangs eine graphische Darstellung mit der Hinweisangabe "RICHTEN" entsprechend Fig. 6 angezeigt. Soll- und Ist-Lage der Waffe werden gemäß der Erfindung durch einen festen Zielkreis 61 und ein bewegliches Fadenkreuz 62 dargestellt. Zur weiteren einfachen Kontrolle werden Soll- und Ist-Werte von Teilring und Elevation auch numerisch angezeigt. Der Hinweis "RICHTEN" wird beispielsweise solange blinkend dargestellt, bis die Ist-Lage der Waffe sich in Seite und Elevation innerhalb eines definierten Ablagefensters befindet (z.B. Soll-Lage ± 1-). Die Ablesung von Soll- und Ist-Lage der Waffe wird durch eine zweiachsige Skala 63 mit logarithmischer Teilung auf dem Bildschirm erleichtert. Dazu alternativ kann auch eine umschaltbare Auflösung für die Skalenanzeige gewählt werden, so daß auf einfache Weise zunächst eine Grobrichtung und anschlie-13end bei erhöhter Skalenauflösung (Lupe) eine Feinrichtung der Waffe ermöglicht wird.
- Der automatisch erscheinende Hinweis "RICHTEN" wird, falls zutreffend, auch nach Umschaltung der Anzeige auf die erneute Darstellung des Feuerkommandos (Fig. 5) in die Darstellung eingeblendet, so daß ein Abweichen der Waffe aus der zunächst eingestellten Soll-Lage, z.B. durch Einsinken des Trägerfahrzeugs, angezeigt wird und daher ein rasches Nachrichten möglich ist.
- Da das inertiale Referenz- und Navigationssystem 1 alle erforderlichen Werte liefert, ist bei entsprechender Ausrüstung der Richtantriebe über die Steuerungen 4 ein automatisches Richten,ausgelöst wiederum durch Betätigen einer der Funktionstasten 32 ohne weiteres möglich. Dies bedeutet eine weitere Vereinfachung des Richtvorgangs bei weiterem Zeitgewinn. Damit ist auch die Möglichkeit eines vollautomatischen Nachrichtens gegeben, d.h. ohne Auslösung mittels einer Taste, so daß die Treffergenauigkeit weiter erhöht wird bei maximaler Feuergeschwindigkeit und minimalem Zeitaufwand für das Nachrichten.
- Die Meldung der Feuerbereitschaft zur Feuerieitsteiie wird über einen Tastendruck am Bedienfeld 31 ausgelöst. Der erhaltene Abfeuerbefehl und ggfs. Count-Down- und/oder Count-Up-Zeiten werden in das auf dem Bildschirm 21 dargestellte Feuerkommando (vgl. Fig. 5) eingeblendet; siehe als Beispiel Fig. 7, "F" und Count-Zeit "00". Das Abfeuem und die Abgefeuert-Meldung an die Feuerleitstelle erfolgen wiederum automatisch nach Betätigung entsprechender Funktionstasten 32 im Bedienfeld 31.
- Da das Kommunikationsgerät 2 über eine ausreichend große Rechen- und Speicherkapazität verfügt, ist auch eine herkömmlicherweise in der Feuerleitstelle vorgenommene Ballistikberechnung im Geschütz selbst möglich. In diesem Fall werden Sensoren 3, angeschlossen über die Schnittstelle 25 zur Messung der Mündungsgeschwindigkeit (Vo) und ggfs. der Pulvertemperatur eingesetzt. Durch Berücksichtigung der ermittelten Werte bei der Berechnung der Feuerkommandos ergibt sich eine Erhöhung der Trefferwahrscheinlichkeit.
- Das Kommunikationsgerät 2 ist außerdem in der Lage, beispielsweise eine an den Reserveanschluß 9 angeschlossene elektrische Zünderstellmaschine zu steuern. Über die Schnittstelle 28 kann die Steuerung 4 für eine Magazinsteuerung erfolgen.
- Als inertiales Referenz- und Navigationssystem 1 kann eine analytische Plattform (Strapdown-System) eingesetzt werden, die an der höhenrichtbaren Masse der Waffe montiert ist und bezogen auf ein erdfestes Koordinatensystem Position und Lage des Geschützes sowie Lage der zu richtenden Waffe liefert.
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