EP0547391A1 - Method for increasing the success probability for an anti-aircraft defence system using remote-controlled scattering projectiles - Google Patents

Method for increasing the success probability for an anti-aircraft defence system using remote-controlled scattering projectiles Download PDF

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Publication number
EP0547391A1
EP0547391A1 EP92119673A EP92119673A EP0547391A1 EP 0547391 A1 EP0547391 A1 EP 0547391A1 EP 92119673 A EP92119673 A EP 92119673A EP 92119673 A EP92119673 A EP 92119673A EP 0547391 A1 EP0547391 A1 EP 0547391A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
projectile
time
target
fragments
probability
Prior art date
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Ceased
Application number
EP92119673A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Toth
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.)
Rheinmetall Air Defence AG
Original Assignee
Oerlikon Contraves AG
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 Oerlikon Contraves AG filed Critical Oerlikon Contraves AG
Publication of EP0547391A1 publication Critical patent/EP0547391A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C13/00Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
    • F42C13/04Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by radio waves
    • F42C13/047Remotely actuated projectile fuzes operated by radio transmission links

Definitions

  • the invention is in the field of missile defense by means of cannon projectiles and relates to a method for increasing the probability of success by deliberately disassembling a specially designed projectile.
  • Missiles are unmanned aerial objects such as missiles, guided missiles, projectiles, drones.
  • the spectrum of possible movements of such objects is very diverse.
  • the means to combat them are correspondingly varied; they range from simple anti-aircraft guns to complex air-to-air weapons with homing heads.
  • Systems for combating and destroying enemy missiles by means of projectiles, which are at stake, essentially comprise at least one cannon for firing the projectiles and a fire control device for measuring the movement of the missile and for calculating the direction of fire and the time of the fire initiation.
  • An automatic fire control system is essential to combat fast and agile missiles, i.e.
  • the target is pursued - in this case the missile - and the direction of the shot is calculated on the basis of the results of the measurement and the cannon is continuously readjusted. If desired, the time and duration of the burst of fire can also take place automatically when the fire barrier is lifted.
  • the general problem of air defense or missile defense is to bring a sufficiently large destruction potential in good time to the current location of the object to be defended and to make it effective there.
  • the potential for destruction is the moving mass of a ballistic projectile, that is to say kinetic energy.
  • the projectile or at least one Part of it hit the target.
  • Another option is an explosive device. This carries an explosive, i.e. bound chemical energy, which detonates in the event of a direct hit or with the help of a proximity fuse if the target is approached sufficiently and exerts its destructive effect through heat radiation and pressure waves.
  • the defense task is to render the object harmless, i.e.
  • a known measure to increase the likelihood of success consists in tempering the floor. Immediately upon firing, the projectile is tempered, that is, it is impressed with a time after which it is exploded or disassembled. Such a projectile acts through the fragments or the pressure waves of the explosive, which are distributed within a cone in the room. The time of the decomposition is chosen so that the fragments or the pressure waves cover the area of uncertainty of the target's stay at the calculated hit time.
  • the imprinted time is the calculated floor flight time to the ideal meeting point minus the advance time. The latter can be constant or can be calculated in an optimized manner based on the current conditions.
  • the described method has the disadvantage that the available destruction potential must be distributed over the relatively large area of the target uncertainty zone, which reduces the impact of a hit.
  • An improvement in this regard is achieved with a projectile with a proximity fuse.
  • the relative speed the target to the floor determined by Doppler measurement. It is ignited when the relative speed that falls near the target falls below a predetermined value. A direct hit is not anticipated.
  • the projectile is disassembled closer to the object than with the templating process, which results in a higher probability of destruction.
  • the proximity fuse requires measurement and signal processing on the floor.
  • DE-A-2348365 describes a weapon system that can affect the detonator of a projectile in flight. It includes a pulse transmitter that can transmit data to the detonator on the floor via a transmitting antenna. The detonator on the floor has, among other things, an electronic receiver device for this data.
  • the data contains the individual address, which means that only one particular detonator is addressed at a time, and correction values for a running counter.
  • the detonation occurs when a certain counter reading is reached.
  • the ignition timing can thus be advanced or postponed. This procedure results in a smaller target uncertainty zone and an adjusted advance in time. If, however, it turns out that the target and the projectile will cross each other at a relatively large distance, there is no other option than to disassemble the projectile early, so that fragments can still reach the target. The The destruction potential of these few fragments will then hardly be sufficient to render the target harmless.
  • the method is based on a projectile, the fragments of which are concentrated on a cone shell when dismantled, for example according to EP-A-0 328 877, but with a remote-controlled detonator.
  • the target is measured further after the projectile has been shot down. Towards the predicted meeting time, the location of the destination is then increasingly known. It will generally not match what was originally calculated.
  • the dismantling order will be communicated to the projectile in flight as late as possible.
  • the time of disassembly is chosen so that the fragments diverging in the cone shell hit the target on the new target path.
  • the projectile dismantling thus acts as a one-off redirection of the projectile trajectory by half the opening angle of the cone for part of the projectile mass. This has the great advantage that the existing destructive potential remains more concentrated than in the conventional temp. Projectile and in the proximity fuse. An active measurement from the floor, as inevitable with the latter, is not necessary.
  • the starting point is a system 30 for combating missiles 31 by means of projectiles 32, with at least one fire control device 33 and at least one gun 34.
  • the aim is to launch the missile 31 with the cannon 35 fired floor 32 to hit directly.
  • the fire control device 33 continuously measures the target, ie the path 1 of the missile 31. Together with the knowledge of the type of the missile 31 and thus its maneuverability, the expected trajectory 1 of the target is determined from this in the near future.
  • the ballistics of the projectile 32 used in conjunction with the cannon 35 are known.
  • the trajectory 3 of the projectile 32 can thus be specified for a predetermined firing direction.
  • the cannon 35 is continuously directed by the automatic fire control system so that a projectile 32 can be fired at any time and then takes the desired trajectory.
  • the fire control device 33 and the gun 34 are combined in one device or connected to one another via the necessary lines 36.
  • the calculated target trajectory 1 is symbolized by a directional straight line, the calculated projectile trajectory 3 by a similar straight line.
  • the two lanes intersect at meeting point 11, which is calculated according to the calculation Should meet target and floor at meeting time t3. It is a mixed representation of spatial and temporal elements.
  • An uncertainty zone 6 is sketched as an example in FIG.
  • time t3 when the target is most likely to be in meeting point 11, there is an area (not shown) within which the target is located with a probability that is close to one.
  • a spatial area (not shown) can be specified within which the floor is with a probability close to one.
  • the overlay Both areas result in the sketched uncertainty zone 6 around the common point 11, the shape of which is given here as a model.
  • the proportion of the target uncertainty predominates considerably. It is not difficult to determine that there is a considerable probability that the projectile will miss the target.
  • FIG. 2 shows the corresponding conditions.
  • the ignition or disassembly time t0 is earlier than the calculated meeting time t3.
  • the projectile is at the disassembly point 4.
  • the fragments of the projectile spread out conically.
  • This cone 14 is indicated in FIG. 2 - it opens towards the viewer.
  • the tip of the cone 14 is at the location of the projectile at the ignition, the axis lies in the direction of movement of the projectile and the opening angle and the density distribution of the fragments is a characteristic of the projectile; typically the density decreases towards the outside.
  • the fragments are essentially distributed in a circularly delimited plane and form a fragment disk 5.
  • the plane is orthogonal to the projectile trajectory 3 and contains the calculated meeting point 11.
  • the radius of the fragment disk 5 is ideally just so large that the greatest extent the uncertainty zone 6 finds space in it.
  • the advance in time that is the time difference t3-t0, by which the projectile is disassembled before the calculated point of impact t3, is advantageously chosen in knowledge of the projectile characteristics, in particular the opening angle of the cone, so that at time t3 the fragment disk 5 extends the extent of the Uncertainty zone 6.
  • the uncertainty zone 6 is significantly larger for long storey flight times than for short ones.
  • the advantage of a temping only becomes apparent when it is shot down when the conditions are known.
  • the time advance can then be adjusted to the present situation.
  • the likelihood of a hit can therefore be significantly increased by the temping process.
  • the probability of success does not increase to the same extent.
  • the fragment density decreases quadratically.
  • the probability of destruction also decreases with density. For a given total weight, this basically applies regardless of the optimization between the number of fragments and the weight of the fragments.
  • the uncertainty zone 6 is smaller in its dimensions (and somewhat changed in shape) and the distance of the decomposition point 4 from the calculated meeting point 11 is shorter.
  • the density of the fragment disk 5 is correspondingly higher. If the probability of a hit remains approximately the same, the probability of destruction and thus the probability of success can be increased if the projectile is "on the right track".
  • the invention now remedies this.
  • the additional information is used to increase the likelihood of destruction compared to the method with the fragmentary bullet in flight, and thus to improve the chances of success.
  • a projectile is used which can also be temped in flight through the fire control system or, preferably, remotely ignited, the fragments of which, however, spread out in the shape of a cone after being dismantled.
  • the destructive potential in the form of kinetic energy in the fragments is concentrated on an expanding ring.
  • FIG. 3 shows in the same way as FIG. 2, in a mixed representation of spatial and temporal elements, the conditions after the dismantling of such a conical shell bullet.
  • the projectile is at the point of disassembly 9.
  • the fragments of the projectile continue to fly in space at approximately the same axial speed, and all of them spread uniformly in all directions with approximately the same radial speed.
  • fragments sweep over a conical shell 19 of finite strength, as is sketched in FIG. 3.
  • the viewer looks into the narrowing funnel.
  • the calculated bullet trajectory 3 which in turn is indicated by a directed straight line, forms the axis of the cone, the point of decomposition 9 the tip.
  • the projectile would have been in trajectory 3 at point 12. Now it is divided into a circular fragment ring 10, which lies approximately in the orthogonal plane to path 3 through point 12. It is easy to see that the fragment density in this ring is considerably higher than that when the same number of fragments is distributed over the entire circular area.
  • FIG. 3 also shows the conditions for successful missile defense using the inventive method.
  • the target trajectory 1 calculated at the time the projectile was fired intersects the projectile trajectory 3 at the meeting point 11, which was then calculated in advance, at the theoretical hit time t3.
  • the probable target trajectory around the time t3 can be determined more precisely during the projectile flight time, but before the projectile has reached point 9. This is shown as the corrected target trajectory 2.
  • the location of the target is known at time t2 except for an uncertainty zone 7, which is generally much smaller than that Uncertainty zone 6 shown in FIG. 2 for the location of the target around the theoretical meeting point 11 at time t3, as is determined when the projectile is fired.
  • the location 13 of the destination at time t3 after the updated calculation naturally lies within the uncertainty zone 6.
  • the most important floor exit measurement is that of the initial speed, which latter has a significant influence on the floor trajectory.
  • the directional errors due to control deviations can also be measured well and can be used to determine the uncertainty zone.
  • the system is also supplemented by a tracking and measuring device 37 (FIG. 1) for the projectiles fired.
  • a tracking and measuring device 37 for the projectiles fired.
  • This is advantageously on the gun, but can also be combined with the fire control device 33.
  • the probable location of each individual storey 32 ' can be continuously and precisely determined in the pre-calculated meeting time, which contributes to a further shrinking of the uncertainty zone.
  • the target is at time t2 within the uncertainty zone 7 around point 8, which in turn lies in the middle of the wall thickness of the fragment ring 10.
  • This is the hit situation, with the projectile being disassembled at time t1, so that the fragment ring 10 meets the target at time t2. Thanks to the relatively high fragment density, the likelihood of destruction is high for such a hit.
  • FIG. 4 shows, over the radius r, the different fragment densities d for the two types of storey at two different times.
  • Curve 23 shows the conditions for the conventional fragmentary bullet at the time 2 * T1 after disassembly, curve 24 that of the conical jacket bullet.
  • a simplifying approach is used, which is based on linear equations.
  • those skilled in the art can increase the accuracy to a more detailed level Fall back on model.
  • a Cartesian coordinate system is used as the basis for the calculations, the axis directions of which are defined as follows: x-axis in the direction of the projectile trajectory 3, y-axis in the orthogonal plane thereto horizontally; The z-axis thus has the direction of the intersection line between a vertical plane through the projectile trajectory and the orthogonal plane to the projectile trajectory.
  • the axis directions are indicated in FIG. 3 at point 12.
  • the projectile moves along the x-axis with the velocity vg> 0, the fragments also have a radial component vr.
  • the ratio vr / vg determines the opening angle of the cone.
  • the current target location p (t) is given by the components xf (t), yf (t) and zf (t), the target speed by the components vfx, vfy and vfz. It does not matter where the origin of the coordinate system is selected on the cone axis, that is to say the floor trajectory 3.
  • T t2-t3 .
  • T can be positive or negative - in Figure 3, T is obviously negative.
  • xf (t2) xf (t3) + vfx ⁇ T
  • the method according to the invention thus ensures a high probability of a hit paired with a high concentration of the fragments of the projectile and thus ensures a high probability of success.
  • the method can also be used to combat other moving targets, namely the defense against aircraft and combat helicopters.
  • the person skilled in the art it is readily possible for the person skilled in the art to make the necessary adaptations to the characteristic task.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

A weapon system having at least one fire control apparatus and one gun uses a projectile which can be exploded remotely for missile defence. This allows the hit probability to be increased, but the defence success is called into question as a result of the low density of the projectile fragments. The method uses a projectile whose fragments are concentrated onto a ring (10) which expands in the form of a conical outline. The projectile is given a personality on firing. The surveying of the target continues while the projectile is flying, as a result of which the most probable location in the previously calculated impact point is continuously known more precisely. The explosion command is signalled to the projectile as late as possible. It is always possible to bring about a hit with high probability. As a result of the relatively high density of the fragments which are concentrated onto the ring (10), the defence is provided with an increased success probability. <IMAGE>

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Flugkörperabwehr mittels Kanonengeschossen und betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Erfolgswahrscheinlichkeit durch gezielte Zerlegung eines speziell ausgebildeten Geschosses.The invention is in the field of missile defense by means of cannon projectiles and relates to a method for increasing the probability of success by deliberately disassembling a specially designed projectile.

Flugkörper sind unbemannte Flugobjekte wie Raketen, Lenkbomben, Geschosse, Dronen. Das Spektrum möglicher Bewegungen derartiger Objekte ist sehr vielfältig. Entsprechend vielfältig sind die Mittel zu deren Bekämpfung; sie reichen von den einfachen Fliegerabwehrgeschützen bis zu komplexen Luft-Luft-Waffen mit Zielsuchköpfen. Anlagen zur Bekämpfung und Vernichtung feindlicher Flugkörper mittels Geschossen, um die es hier geht, umfassen im wesentlichen mindestens eine Kanone zum Verschiessen der Geschosse und eine Feuerleiteinrichtung zum Vermessen der Bewegung des Flugkörpers sowie zur Berechnung der Schussrichtung und des Zeitpunktes der Feuerauslösung. Für die Bekämpfung schneller und wendiger Flugkörper ist eine automatische Feuerleitung unumgänglich, das heisst, die Verfolgung des Ziels - im vorliegenden Fall des Flugkörpers - und die Berechnung der Schussrichtung erfolgt laufend auf Grund der Resultate der Vermessung und die Kanone wird laufend nachgesteuert. Falls gewünscht kann bei aufgehobener Feuersperre auch der Zeitpunkt und die Dauer des Feuerstosses automatisch erfolgen.Missiles are unmanned aerial objects such as missiles, guided missiles, projectiles, drones. The spectrum of possible movements of such objects is very diverse. The means to combat them are correspondingly varied; they range from simple anti-aircraft guns to complex air-to-air weapons with homing heads. Systems for combating and destroying enemy missiles by means of projectiles, which are at stake, essentially comprise at least one cannon for firing the projectiles and a fire control device for measuring the movement of the missile and for calculating the direction of fire and the time of the fire initiation. An automatic fire control system is essential to combat fast and agile missiles, i.e. the target is pursued - in this case the missile - and the direction of the shot is calculated on the basis of the results of the measurement and the cannon is continuously readjusted. If desired, the time and duration of the burst of fire can also take place automatically when the fire barrier is lifted.

Das generelle Problem der Flieger- oder Flugkörperabwehr besteht darin, ein genügend grosses Zerstörpotential rechtzeitig an den momentanen Aufenthaltsort des abzuwehrenden Objekts zu bringen und es dort wirksam werden zu lassen. Im einfachsten Fall besteht das Zerstörpotential in der bewegten Masse eines ballistischen Geschosses, das heisst in kinetischer Energie. Damit sie wirksam wird, muss das Projektil oder zumindest ein Teil davon das Ziel treffen. Eine andere Möglichkeit ist ein Sprenggeschoss. Dieses führt einen Explosivstoff, also gebundene chemische Energie, mit, der bei einem Direkttreffer oder mit Hilfe eines Näherungszünders bei genügender Annäherung an das Ziel detoniert und seine zerstörerische Wirkung durch Wärmestrahlung und Druckwellen ausübt. Die Abwehraufgabe besteht aber darin, das Objekt unschädlich zu machen, das heisst zu vernichten, vom gefährlichen Kurs abzubringen oder so zu beschädigen, dass es seinen Zweck nicht mehr erfüllen kann. Dabei spielt natürlich eine Rolle, wo das Objekt getroffen wird (bzw. in welchem Abstand die Ladung detoniert) und wie die Zerstörenergie übertragen wird. Ein glatter Durchschuss durch ein Stabilisierungsblech des Objekts ist zwar ein Treffer, bleibt aber ohne wesentliche Wirkung, genauso wie eine genau plazierte Ladung feinster Schrotkugeln, von denen aber keine die Hülle des Objekts zu durchdringen vermag.The general problem of air defense or missile defense is to bring a sufficiently large destruction potential in good time to the current location of the object to be defended and to make it effective there. In the simplest case, the potential for destruction is the moving mass of a ballistic projectile, that is to say kinetic energy. For it to take effect, the projectile or at least one Part of it hit the target. Another option is an explosive device. This carries an explosive, i.e. bound chemical energy, which detonates in the event of a direct hit or with the help of a proximity fuse if the target is approached sufficiently and exerts its destructive effect through heat radiation and pressure waves. The defense task, however, is to render the object harmless, i.e. to destroy it, to lead it away from the dangerous course or to damage it in such a way that it can no longer fulfill its purpose. Of course, where the object is hit (or at what distance the charge detonates) and how the destructive energy is transmitted plays a role. A smooth bullet through a stabilizing sheet of the object is a hit, but has no significant effect, just like a precisely placed load of the finest shot pellets, none of which can penetrate the shell of the object.

Die Gestaltung der Munition und die Berücksichtigung der Zerstörwahrscheinlichkeiten am Objekt für verschiedene Trefferlagen sind in die Ueberlegungen zur Flugkörperabwehr mit einzubeziehen. Zunächst wird jedoch davon ausgegangen, dass das Treffer-Problem der Abwehr grundsätzlich gelöst ist:

  • aus der Zielvermessung ist die Zielbahn für den Zeitraum der Geschossflugdauer bekannt;
  • aus Kenntnis der Ballistik ist die Flugbahn des Geschosses für eine gegebene Abgangsrichtung bekannt;
  • aus der Feuerleitrechnung auf Grund der obigen Angaben sind die Ansteuerdaten für die Kanone für einen Treffer bekannt, und
  • nach Abgabe des Schusses sind der vorausichtliche Treffpunkt zwischen Geschoss und Ziel im Raum und der Treffzeitpunkt bekannt.
The design of the ammunition and the consideration of the probability of destruction on the object for different hit positions are to be included in the considerations for missile defense. First of all, however, it is assumed that the hit problem of the defense is basically solved:
  • the target path is known from the target measurement for the period of the storey flight duration;
  • from knowledge of ballistics, the trajectory of the projectile is known for a given direction of departure;
  • the control data for the cannon for a hit are known from the fire control calculation based on the above information, and
  • after the shot has been fired, the probable meeting point between the floor and the target in the room and the meeting time are known.

In Wirklichkeit werden sich Ziel und Geschoss kaum gleichzeitig am berechneten Treffpunkt finden. Die Berechung basiert auf Extrapolationen, die naturgemäss Unsicherheiten aufweisen. Die Unsicherheit des Aufenthaltorts des Geschosses zur berechneten Trefferzeit resultiert namentlich aus den Richtfehlern und der Streuung der Kanone, der Streuung der Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses und den aussenballistischen Störungen, wie z.B. den Windeinflüssen. Die Unsicherheit des Aufenthaltsorts des Ziels zur berechneten Trefferzeit resultiert aus der beschränkten Messgenauigkeit bei der Zielverfolgung, der inhärenten Varianz des Vorhersagealgorithmus und den zwischenzeitlich nicht erfassten Zielmanövern. Es besteht daher das Problem der infolge dieser Unsicherheiten unzureichenden Treffer- und Zerstörwahrscheinlichkeit, kurz der unbefriedigenden Erfolgswahrscheinlichkeit für die Flugkörper-Abwehr, die es mit geeigneten Massnahmen zu erhöhen gilt.In reality, target and floor will hardly be found at the calculated meeting point at the same time. The calculation is based on extrapolations that naturally have uncertainties. The Uncertainty of the location of the projectile at the calculated hit time results in particular from the directional errors and the scattering of the cannon, the scattering of the initial speed of the projectile and the external ballistic disturbances, such as the wind. The uncertainty of the location of the target at the calculated hit time results from the limited measurement accuracy when tracking the target, the inherent variance of the prediction algorithm and the target maneuvers not recorded in the meantime. There is therefore the problem of the inadequate probability of being hit and destroyed as a result of these uncertainties, in short the unsatisfactory probability of success for the missile defense, which must be increased with suitable measures.

Eine bekannte Massnahmen zur Erhöhung der Erfolgswahrscheinlichkeit besteht in der Tempierung des Geschosses. Unmittelbar beim Abschuss wird dabei das Geschoss tempiert, das heisst, es wird ihm eine Zeit eingeprägt, nach der es zur Explosion gebracht oder zerlegt wird. Ein derartiges Geschoss wirkt durch die Fragmente oder die Druckwellen des Explosivstoffs, welche innerhalb eines Kegels im Raum verteilt werden. Der Zeitpunkt der Zerlegung wird so gewählt, dass die Fragmente bzw. die Druckwellen das Gebiet der Unsicherheit des Aufenthalts des Ziels zur berechneten Trefferzeit überdecken. Die eingeprägte Zeit ist die berechnete Geschossflugzeit bis zum idealen Treffpunkt abzüglich der Zeitvorverlegung. Letztere kann konstant sein oder auf Grund der momentanen Verhältnisse optimiert errechnet sein.A known measure to increase the likelihood of success consists in tempering the floor. Immediately upon firing, the projectile is tempered, that is, it is impressed with a time after which it is exploded or disassembled. Such a projectile acts through the fragments or the pressure waves of the explosive, which are distributed within a cone in the room. The time of the decomposition is chosen so that the fragments or the pressure waves cover the area of uncertainty of the target's stay at the calculated hit time. The imprinted time is the calculated floor flight time to the ideal meeting point minus the advance time. The latter can be constant or can be calculated in an optimized manner based on the current conditions.

Das geschilderte Verfahren hat den Nachteil, dass das zur Verfügung stehende Zerstörpotential auf den relativ grossen Raum der Ziel-Unsicherheitszone aufgeteilt werden muss, was die Wirkung eines Treffers mindert. Eine diesbezügliche Verbesserung wird mit einem Geschoss mit einem Näherungszünder erreicht. Gemeinhin wird dabei auf die Relativgeschwindigkeit des Ziels zum Geschoss, ermittelt durch Doppler-Messung, abgestellt. Gezündet wird, wenn der in Zielnähe sinkende Relativgeschwindigkeitsbetrag einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Ein Direkttreffer wird dadurch nicht vorweggenommen. Die Zerlegung des Geschosses findet in der Regel näher am Objekt statt als beim Verfahren der Tempierung, was eine höhere Zerstörwahrscheinlichkeit ergibt. Der Näherungszünder bedingt aber eine Messung und Signalverarbeitung auf dem Geschoss.The described method has the disadvantage that the available destruction potential must be distributed over the relatively large area of the target uncertainty zone, which reduces the impact of a hit. An improvement in this regard is achieved with a projectile with a proximity fuse. Commonly is the relative speed the target to the floor, determined by Doppler measurement. It is ignited when the relative speed that falls near the target falls below a predetermined value. A direct hit is not anticipated. As a rule, the projectile is disassembled closer to the object than with the templating process, which results in a higher probability of destruction. The proximity fuse, however, requires measurement and signal processing on the floor.

Eine andere Verbesserungsmöglichkeit besteht darin, das Geschoss im Flug zu programmieren. Nach dem Abschuss wird das Ziel weiter vermessen. Dadurch wird zunehmend genauer bestimmbar, wo es sich im berechneten Treffzeitpunkt aufhalten wird. Daraus wiederum lässt sich herleiten, welche Tempierung optimal ist. Wird das Geschoss mit einer Empfangsvorrichtung ausgerüstet und so gestaltet, dass es beim Abschuss nicht nur auf einen Mittelwert tempiert, sondern auch individualisiert werden kann, so lässt sich jedem einzelnen Geschoss im Flug individuell mitteilen, wann es sich zerlegen soll. Die DE-A-2348365 beschreibt ein Waffensystem, das den Zünder eines Projektils im Flug beeinflussen kann. Es umfasst einen Impulssender, der über eine Sendeantenne Daten an den Zünder im Geschoss übermitteln kann. Der Zünder im Geschoss weist unter anderem eine elektronische Empfängereinrichtung für diese Daten auf. Die Daten enthalten die individuelle Adresse, wodurch nur jeweils ein bestimmter Zünder angesprochen wird, und Korrekturwerte für einen laufenden Zähler. Die Detonation erfolgt beim Erreichen eines bestimmten Zählerstandes. Durch die Korrektur des Zählerstandes kann somit der Zündzeitpunkt vor- oder nachverlegt werden. Nach diesem Verfahren ergibt sich also eine kleinere Ziel-Unsicherheitszone und eine angepasste Zeitvorverlegung. Ergibt sich allerdings, dass Ziel und Geschoss sich in relativ grossem Abstand kreuzen werden, bleibt nichts anderes übrig, als das Geschoss früh zu zerlegen, damit überhaupt noch Fragmente in Zielnähe gelangen. Das Zerstörpotential dieser wenigen Fragemente wird dann kaum noch ausreichen, um das Ziel unschädlich zu machen.Another possibility for improvement is to program the projectile in flight. After the shot, the target is measured further. This makes it increasingly possible to determine where it will be at the calculated meeting time. This in turn can be used to determine which temp is optimal. If the projectile is equipped with a receiving device and designed in such a way that it is not only tempo- rated to a mean value when shooting, but can also be individualized, then each individual projectile can be individually informed in flight when it should disassemble. DE-A-2348365 describes a weapon system that can affect the detonator of a projectile in flight. It includes a pulse transmitter that can transmit data to the detonator on the floor via a transmitting antenna. The detonator on the floor has, among other things, an electronic receiver device for this data. The data contains the individual address, which means that only one particular detonator is addressed at a time, and correction values for a running counter. The detonation occurs when a certain counter reading is reached. By correcting the counter reading, the ignition timing can thus be advanced or postponed. This procedure results in a smaller target uncertainty zone and an adjusted advance in time. If, however, it turns out that the target and the projectile will cross each other at a relatively large distance, there is no other option than to disassemble the projectile early, so that fragments can still reach the target. The The destruction potential of these few fragments will then hardly be sufficient to render the target harmless.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, welches die Erfolgswahrscheinlichkeit für die Abwehr eines Flugkörpers durch ein zerlegbares Geschoss erhöht.There is therefore the task of finding a method which increases the probability of success for the defense of a missile by means of a collapsible projectile.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features in claim 1.

Das Verfahren basiert auf einem Geschoss, dessen Fragmente bei der Zerlegung auf einem Kegelmantel konzentriert sind, beispielsweise gemäss EP-A-0 328 877, jedoch mit ferngesteuertem Zünder. Das Ziel wird nach dem Abschuss des Geschosses weiter vermessen. Gegen den vorausberechneten Treffzeitpunkt hin ist der Aufenthaltsort des Ziels dann zunehmend genauer bekannt. Er wird im allgemeinen nicht mit dem ursprünglich berechneten übereinstimmen. Der Zerlegungsbefehl wird dem Geschoss im Flug so spät wie möglich mitgeteilt. Der Zerlegungszeitpunkt wird so gewählt, dass die im Kegelmantel divergierenden Fragmente das Ziel auf der neuen Zielbahn treffen. Die Geschosszerlegung wirkt also wie eine einmalige Umlenkung der Geschossflugbahn um den halben Oeffnungswinkel des Kegels für einen Teil der Geschossmasse. Dies hat den grossen Vorteil, dass das vorhandene Zerstörpotential stärker konzentriert bleibt als beim herkömmlichen tempierten Geschoss und beim Näherungszünder. Eine aktive Messung vom Geschoss aus, wie bei letzterem unumgänglich, entfällt.The method is based on a projectile, the fragments of which are concentrated on a cone shell when dismantled, for example according to EP-A-0 328 877, but with a remote-controlled detonator. The target is measured further after the projectile has been shot down. Towards the predicted meeting time, the location of the destination is then increasingly known. It will generally not match what was originally calculated. The dismantling order will be communicated to the projectile in flight as late as possible. The time of disassembly is chosen so that the fragments diverging in the cone shell hit the target on the new target path. The projectile dismantling thus acts as a one-off redirection of the projectile trajectory by half the opening angle of the cone for part of the projectile mass. This has the great advantage that the existing destructive potential remains more concentrated than in the conventional temp. Projectile and in the proximity fuse. An active measurement from the floor, as inevitable with the latter, is not necessary.

Die Erfindung wird anhand von vier Figuren näher erläutert.

Figur 1
zeigt summarisch die Anlage für die Flugkörperabwehr.
Figur 2
skizziert in perspektivischer Darstellung die Verhältnisse für die Flugkörper-Abwehr mittels eines tempierten Geschosses (Stand der Technik)
Figur 3
skizziert die nämlichen Verhältnisse für das erfindungsgemässe Verfahren
Figur 4
zeigt die unterschiedlichen Dichteverteilungen zweier Geschosse zu zwei verschiednen Zeitpunkten.
The invention is illustrated by four figures.
Figure 1
shows the missile defense system in summary.
Figure 2
outlines in perspective the situation for missile defense by means of a tempered projectile (state of the art)
Figure 3
outlines the same conditions for the method according to the invention
Figure 4
shows the different density distributions of two floors at two different times.

Ausgangspunkt bildet, etwa in der Art wie in der Figur 1 dargestellt, eine Anlage 30 zur Bekämpfung von Flugkörpern 31 mittels Geschossen 32, mit mindestens einer Feuerleiteinrichtung 33 und mindestens einem Geschütz 34. Grundsätzlich wird angestrebt, den Flugkörper 31 mit dem aus der Kanone 35 abgefeuerten Geschoss 32 direkt zu treffen. Die Feuerleiteinrichtung 33 vermisst laufend das Ziel, also die Bahn 1 des Flugkörpers 31. Zusammen mit der Kenntnis über die Art des Flugkörpers 31 und damit seiner Manövrierfähigkeit wird daraus die voraussichtliche Flugbahn 1 des Ziels in naher Zukunft bestimmt. Andererseits ist die Ballistik des verwendeten Geschosses 32 im Zusammenspiel mit der Kanone 35 bekannt. Für eine vorgegebene Abschussrichtung lässt sich somit die Flugbahn 3 des Geschosses 32 angeben. Weiter kann nun auch bestimmt werden, zu welchem Zeitpunkt das Geschoss 32 in welcher Richtung abgefeuert werden muss, damit die Zielflugbahn 1 und die Geschossflugbahn 3 sich schneiden und sich sowohl Geschoss 32' wie Ziel 31' gleichzeitig in diesem Schnittpunkt 11 befinden. Ueblicherweise wird die Kanone 35 durch die automatische Feuerleitung laufend so gerichtet, dass jederzeit ein Geschoss 32 abgefeuert werden kann, das dann die gewünschte Flugbahn einnimmt. Zu diesem Zweck sind die Feuerleiteinrichtung 33 und das Geschütz 34 in einem Gerät kombiniert oder über die notwendigen Leitungen 36 miteinander verbunden.The starting point, roughly in the manner shown in FIG. 1, is a system 30 for combating missiles 31 by means of projectiles 32, with at least one fire control device 33 and at least one gun 34. In principle, the aim is to launch the missile 31 with the cannon 35 fired floor 32 to hit directly. The fire control device 33 continuously measures the target, ie the path 1 of the missile 31. Together with the knowledge of the type of the missile 31 and thus its maneuverability, the expected trajectory 1 of the target is determined from this in the near future. On the other hand, the ballistics of the projectile 32 used in conjunction with the cannon 35 are known. The trajectory 3 of the projectile 32 can thus be specified for a predetermined firing direction. Furthermore, it can now also be determined at what time the projectile 32 must be fired in which direction so that the target trajectory 1 and the projectile trajectory 3 intersect and both the projectile 32 'and the target 31' are located in this intersection 11 at the same time. Usually, the cannon 35 is continuously directed by the automatic fire control system so that a projectile 32 can be fired at any time and then takes the desired trajectory. For this purpose, the fire control device 33 and the gun 34 are combined in one device or connected to one another via the necessary lines 36.

In der Figur 2 ist dieser bekannte Idealfall einer erfolgreichen Flugabwehr skizziert. Die berechnete Zielflugbahn 1 ist durch eine gerichtete Gerade symbolisiert, die berechnete Geschossflugbahn 3 durch eine ebensolche. Die beiden Bahnen schneiden sich im Treffpunkt 11, in dem sich gemäss Berechnung Ziel und Geschoss zum Treffzeitpunkt t3 begegnen sollten. Es handelt sich um eine gemischt Darstellung von räumlichen und zeitlichen Elementen. Die Geschossflugbahn 3 zum Beispiel zeigt die Punkte im Raum, welche das Geschoss im Laufe der Zeit überstreicht. Zur Zeit t0 befindet es sich im Punkt 4, zur Zeit t3>t0 im Treffpunkt 11. Räumlich betrachtet bewegt sich das Geschoss von links hinten aus der Ebene der Figur heraus nach vorne rechts oben.This known ideal case of successful air defense is outlined in FIG. The calculated target trajectory 1 is symbolized by a directional straight line, the calculated projectile trajectory 3 by a similar straight line. The two lanes intersect at meeting point 11, which is calculated according to the calculation Should meet target and floor at meeting time t3. It is a mixed representation of spatial and temporal elements. The projectile trajectory 3, for example, shows the points in space that the projectile sweeps over time. At time t0 it is at point 4, at time t3> t0 at meeting point 11. Spatially speaking, the projectile moves from the left behind out of the plane of the figure to the top right front.

Naturgemäss sind jedoch die Berechnungen für die Aufenthaltsorte sowohl des Ziels wie des Geschosses mit Unsicherheiten behaftet. Bestimmend dafür sind Mess- und Modellungenauigkeiten sowie externe Störungen. Für das Ziel spielen namentlich Messfehler des Sensors eine Rolle, insbesondere wenn es nur über kurze Zeit verfolgt werden kann und eine verhältnismässig lange Geschossflugzeit einzuberechnen ist, die Art der Extrapolationsrechnung sowie die unbekannten Manöver des Ziels nach dem Geschossabgang. Für das Geschoss sind die Streuung der Waffe und der Munition, bei letzterer vor allem die Anfangsgeschwindigkeitsstreuung, die Richtfehler, namentlich infolge von Regelabweichungen in der Servosteuerung, sowie meteorologische Einflüsse von Belang. Bei den zu Grunde gelegten Flugbahnen handelt es sich also um die nach dem Berechnungsmodell wahrscheinlichsten Bahnen. Zu jedem Bahnpunkt gibt es eine Wahrscheinlichtkeitsverteilung für den tatsächlichen Aufenthaltsort des Ziels bzw. Geschosses, hier kurz Unsicherheitszone genannt.However, the calculations for the whereabouts of both the target and the storey are naturally fraught with uncertainties. This is due to measurement and model inaccuracies as well as external disturbances. Measurement errors of the sensor play a role for the target, especially if it can only be tracked for a short time and a relatively long projectile flight time has to be taken into account, the type of extrapolation calculation and the unknown maneuvers of the target after the projectile exit. The spread of the weapon and the ammunition are of importance for the projectile, for the latter in particular the initial speed spread, the directional errors, particularly as a result of control deviations in the servo control, and meteorological influences. The underlying trajectories are therefore the most probable trajectories according to the calculation model. For each path point there is a probability distribution for the actual location of the target or floor, here called the uncertainty zone for short.

In der Figur 2 ist eine Unsicherheitszone 6 beispielhaft skizziert. Zum Zeitpunkt t3, zu dem sich das Ziel am wahrscheinlichsten im Treffpunkt 11 aufhält, gibt es ein (nicht eingezeichnetes) Raumgebiet, innerhalb dessen sich das Ziel mit einer nahe an eins grenzenden Wahrscheinlichkeit befindet. Zum nämlichen Zeitpunkt lässt sich ein Raumgebiet (nicht gezeichnet) angeben, innerhalb dessen sich das Geschoss mit einer nahe an eins grenzenden Wahrscheinlichkeit aufhält. Die Ueberlagerung beider Gebiete ergibt die skizzierte Unsicherheitszone 6 um den gemeinsamen Punkt 11, deren Form hier modellhaft angegeben ist. Dabei überwiegt der Anteil der Zielunsicherheit erheblich. Es lässt sich unschwer feststellen, dass eine erhebliche Wahrscheinlichtkeit dafür besteht, dass das Geschoss das Ziel verfehlt.An uncertainty zone 6 is sketched as an example in FIG. At time t3, when the target is most likely to be in meeting point 11, there is an area (not shown) within which the target is located with a probability that is close to one. At the same time, a spatial area (not shown) can be specified within which the floor is with a probability close to one. The overlay Both areas result in the sketched uncertainty zone 6 around the common point 11, the shape of which is given here as a model. The proportion of the target uncertainty predominates considerably. It is not difficult to determine that there is a considerable probability that the projectile will miss the target.

Zur Sicherstellung eines Treffers bietet sich die Tempierung des Geschosses an. Die Figur 2 zeigt die entsprechenden Verhältnisse ebenfalls. Der Zünd- oder Zerlegungszeitpunkt t0 liegt zeitlich vor dem berechneten Treffzeitpunkt t3. Zur Zeit t0 befindet sich das Geschoss im Zerlegungspunkt 4. Nach der Zündung breiten sich die Fragmente des Geschosses kegelförmig aus. Dieser Kegel 14 ist in der Figur 2 angedeutet - er öffnet sich gegen den Betrachter hin. Die Spitze des Kegels 14 liegt am Ort des Geschosses bei der Zündung, die Achse liegt in der Bewegungsrichtung des Geschosses und der Oeffnungswinkel und die Dichteverteilung der Fragmente ist ein Charakteristikum des Geschosses; typischerweise nimmt die Dichte gegen aussen ab. Zur Zeit t3 sind die Fragmente im wesentlichen in einer kreisförmig begrenzeten Ebene verteilt und bilden eine Fragmentenscheibe 5. Die Ebene liegt orthogonal zur Geschossflugbahn 3 und enthält den berechneten Treffpunkt 11. Der Radius der Fragmentscheibe 5 ist idealerweise gerade etwa so gross, dass die grösste Ausdehnung der Unsicherheitszone 6 darin Platz findet. Die Zeitvorverlegung, das ist die Zeitdifferenz t3-t0, um die das Geschoss vor dem berechneten Treffzeitpunkt t3 zerlegt wird, wird in Kenntnis der Geschosscharakteristik, namentlich des Oeffnungswinkels des Kegels, mit Vorteil so gewählt, dass zur Zeit t3 die Fragmentenscheibe 5 die Ausdehnung der Unsicherheitszone 6 aufweist. Für lange Geschossflugzeiten ist die Unsicherheitszone 6 deutlich grösser als für kurze. Hier zeigt sich der Vorteil einer Tempierung erst beim Abschuss, wenn die Verhältnisse bekannt sind. Die Zeitvorverlegung lässt sich dann auf die vorliegende Situation einstellen.To ensure a hit, the templating of the floor is a good option. Figure 2 also shows the corresponding conditions. The ignition or disassembly time t0 is earlier than the calculated meeting time t3. At time t0, the projectile is at the disassembly point 4. After the ignition, the fragments of the projectile spread out conically. This cone 14 is indicated in FIG. 2 - it opens towards the viewer. The tip of the cone 14 is at the location of the projectile at the ignition, the axis lies in the direction of movement of the projectile and the opening angle and the density distribution of the fragments is a characteristic of the projectile; typically the density decreases towards the outside. At time t3, the fragments are essentially distributed in a circularly delimited plane and form a fragment disk 5. The plane is orthogonal to the projectile trajectory 3 and contains the calculated meeting point 11. The radius of the fragment disk 5 is ideally just so large that the greatest extent the uncertainty zone 6 finds space in it. The advance in time, that is the time difference t3-t0, by which the projectile is disassembled before the calculated point of impact t3, is advantageously chosen in knowledge of the projectile characteristics, in particular the opening angle of the cone, so that at time t3 the fragment disk 5 extends the extent of the Uncertainty zone 6. The uncertainty zone 6 is significantly larger for long storey flight times than for short ones. Here the advantage of a temping only becomes apparent when it is shot down when the conditions are known. The time advance can then be adjusted to the present situation.

Die Trefferwahrscheinlichkeit kann durch das Verfahren der Tempierung also wesentlich erhöht werden. Die Erfolgswahrscheinlichkeit steigt dabei aber nicht in gleichem Masse. Mit zunehmender Zeitvorverlegung bzw. zunehmendem Radius der Fragmentscheibe 5 nimmt die Fragmentdichte quadratisch ab. Mit der Dichte nimmt aber auch die Zerstörwahrscheinlichkeit ab. Dies gilt bei gegebenem Gesamtgewicht grundsätzlich, unabhängig von der Optimierung zwischen Fragmentzahl und Fragmentgewicht.The likelihood of a hit can therefore be significantly increased by the temping process. However, the probability of success does not increase to the same extent. As the advance in time or the radius of the fragment disk 5 increases, the fragment density decreases quadratically. However, the probability of destruction also decreases with density. For a given total weight, this basically applies regardless of the optimization between the number of fragments and the weight of the fragments.

Eine diesbezügliche Verbesserung lässt sich erreichen, wenn während des Flugs des Geschosses das Ziel weiter vermessen und die Tempierung erst im Flug eingestellt wird. Wie letzteres beispielsweise bewerkstelligt werden kann, lehrt die DE-A-2348365. Die benötigten Daten werden mit Hilfe einer Funkverbindung, in der Figur 1 symbolisch durch die Antenne 38 und das Funksignal 39 dargestellt, an das Geschoss 32' weitergegeben. Zum Zeitpunkt der Tempierung ist dank der fortgeführten Vermessung und Berechnung der Zielbahn bereits die Angabe eines korrigierten Treffpunkts möglich, und die Unsicherheitszone für den Aufenthaltsort des Ziels ist im allgemeinen kleiner. Für den Fall eines nahezu unveränderten berechneten Treffpunkts auch im Zeitpunkt der Tempierung im Flug hat die Figur 2 unverändert Gültigkeit, jedoch gilt nun gegenüber vorher ein anderer Massstab. Die Unsicherheitszone 6 ist dank der fortgesetzten Messung in ihren Ausdehnungen kleiner (und in der Form etwas verändert) und der Abstand des Zerlegungspunkts 4 vom berechneten Treffpunkt 11 ist kürzer. Die Dichte der Fragmentscheibe 5 ist entsprechend höher. Bei ungefähr gleichbleibender Trefferwahrscheinlichkeit kann also die Zerstörwahrscheinlichkeit und damit auch die Erfolgswahrscheinlichkeit erhöht werden, sofern das Geschoss sich "auf dem richtigen Weg" befindet.An improvement in this regard can be achieved if the target is measured further while the projectile is in flight and the tempo is only set in flight. DE-A-2348365 teaches how the latter can be accomplished, for example. The required data are passed on to the floor 32 'with the aid of a radio connection, symbolically represented in FIG. 1 by the antenna 38 and the radio signal 39. At the time of the tempering, thanks to the continued measurement and calculation of the target path, a corrected meeting point can already be specified, and the uncertainty zone for the location of the target is generally smaller. In the case of an almost unchanged calculated meeting point even at the time of the flight control, FIG. 2 remains valid, but a different scale now applies than before. Thanks to the continued measurement, the uncertainty zone 6 is smaller in its dimensions (and somewhat changed in shape) and the distance of the decomposition point 4 from the calculated meeting point 11 is shorter. The density of the fragment disk 5 is correspondingly higher. If the probability of a hit remains approximately the same, the probability of destruction and thus the probability of success can be increased if the projectile is "on the right track".

Ergibt jedoch die fortgesetzte Vermessung einen korrigierten Treffpunkt, der gegen den Rand der ursprünglichen Unsicherheitszone zu liegen kommt, so bleibt nichts anderes übrig, als eine ähnlich grosse Zeitvorverlegung wie bei der Tempierung beim Abschuss zu wählen, damit ein Treffer überhaupt möglich wird. Die Trefferwahrscheinlichkeit kann zwar erhalten werden, die Erfolgswahrscheinlichkeit jedoch nicht gesteigert. Oder anders ausgedrückt: ist der Treffpunkt berechnet und das Geschoss entsprechend abgefeuert, so lässt sich durch fortgesetzte Messung zwar der voraussichtliche Zielaufenthaltsort in der Nähe des theoretischen Treffpunkts zunehmend genauer bestimmen, die Möglichkeiten, mit dem Geschoss darauf zu reagieren, sind aber sehr beschränkt. Nur wenn die zusätzliche Information eine günstige Konstellation zwischen Geschoss und Ziel bestätigt, kann eine kleinere Zeitvorverlegung gewählt, werden, wodurch die Fragmentdichte bei der Kollision und damit die Zerstörwahrscheinlichkeit höher ist.However, the continued survey results in a corrected meeting point that is against the edge of the original If there is an area of uncertainty, there is nothing left to do other than to set a time advance similar to that of the time limit when shooting so that a hit is even possible. The hit probability can be obtained, but the probability of success cannot be increased. In other words: once the meeting point has been calculated and the floor has been fired accordingly, it is possible to continue to measure the expected destination near the theoretical meeting point with increasing accuracy, but the options for responding to the floor are very limited. Only if the additional information confirms a favorable constellation between the floor and the target can a smaller time advance be selected, which increases the fragment density in the collision and thus the probability of destruction.

Hier schafft nun die Erfindung Abhilfe. Die zusätzliche Information wird genutzt, um bei in etwa gleichbleibender Trefferwahrscheinlichkeit die zerstörwahrscheinlichkeit gegenüber dem Verfahren mit dem im Flug tempierten Fragmentgeschoss jedenfalls zu erhöhen und so die Erfolgsaussichten zu verbessern. Zu diesem Zweck wird ein Geschoss benützt, das ebenfalls im Flug durch das Feuerleitsystem tempiert oder bevorzugterweise ferngezündet werden kann, dessen Fragmente sich jedoch nach der Zerlegung kegelmantelförmig ausbreiten. Das Zerstörpotential in Form kinetischer Energie in den Fragmenten wird also auf einem sich ausweitenden Ring konzentriert.The invention now remedies this. The additional information is used to increase the likelihood of destruction compared to the method with the fragmentary bullet in flight, and thus to improve the chances of success. For this purpose, a projectile is used which can also be temped in flight through the fire control system or, preferably, remotely ignited, the fragments of which, however, spread out in the shape of a cone after being dismantled. The destructive potential in the form of kinetic energy in the fragments is concentrated on an expanding ring.

Die Figur 3 zeigt in gleicher Art wie die Figur 2 in einer gemischten Darstellung von räumlichen und zeitlichen Elementen die Verhältnisse nach der Zerlegung eines derartigen Kegelmantelgeschosses. Zur Zeit t1 befindet sich das Geschoss im Zerlegungspunkt 9. Von da an fliegen die Fragmente des Geschosses im Raum mit ungefähr derselben axialen Geschwindigkeit weiter und breiten sich dabei alle mit annähernd gleichem radialem Geschwindigkeitsbetrag gleichmässig in allen Richtungen aus. Die Fragmente überstreichen so mit fortschreitender Zeit im Raum einen Kegelmantel 19 endlicher Stärke, wie er in Figur 3 skizziert ist. Der Betrachter blickt in den sich verengenden Trichter hinein. Die berechnete Geschossflugbahn 3, die wiederum durch eine gerichtete Gerade angegeben ist, bildet die Achse des Kegels, der Zerlegungspunkt 9 die Spitze. Zum Zeitpunkt t2 hätte sich das Geschoss im Punkt 12 auf der Flugbahn 3 befunden. Nun ist es zerteilt auf einem kreisförmigen Fragmentring 10, der in etwa in der Orthogonalebene zur Bahn 3 durch den Punkt 12 liegt. Es ist leicht einzusehen, dass die Fragmentdichte in diesem Ring wesentlich höher ist, als jene bei Verteilung der gleichen Zahl von Fragmenten über die ganze Kreisfläche.FIG. 3 shows in the same way as FIG. 2, in a mixed representation of spatial and temporal elements, the conditions after the dismantling of such a conical shell bullet. At time t1, the projectile is at the point of disassembly 9. From then on, the fragments of the projectile continue to fly in space at approximately the same axial speed, and all of them spread uniformly in all directions with approximately the same radial speed. The As time progresses, fragments sweep over a conical shell 19 of finite strength, as is sketched in FIG. 3. The viewer looks into the narrowing funnel. The calculated bullet trajectory 3, which in turn is indicated by a directed straight line, forms the axis of the cone, the point of decomposition 9 the tip. At time t2, the projectile would have been in trajectory 3 at point 12. Now it is divided into a circular fragment ring 10, which lies approximately in the orthogonal plane to path 3 through point 12. It is easy to see that the fragment density in this ring is considerably higher than that when the same number of fragments is distributed over the entire circular area.

Die Figur 3 zeigt ferner die Verhältnisse für eine erfolgreiche Flugkörperabwehr nach dem erfinderischen Verfahren. Die zum Zeitpunkt des Abfeuerns des Geschosses berechnete Zielflugbahn 1 schneidet die Geschossflugbahn 3 im dannzumal vorausberechneten Treffpunkt 11 zur theoretischen Trefferzeit t3. Mit Hilfe der fortgesetzten Zielvermessung kann während der Geschossflugzeit, aber noch bevor das Geschoss den Punkt 9 erreicht hat, die voraussichtliche Zielflugbahn um die Zeit t3 herum genauer bestimmt werden. Diese ist als korrigierte Zielflugbahn 2 eingezeichnet. Im Zeitpunkt t2 - für die Figur gilt t2<t3, was aber nicht zwingend ist - befindet sich das Ziel höchstwahrscheinlich im Punkt 8. Der Aufenthaltsort des Ziels ist zur Zeit t2 bis auf eine Unsicherheitszone 7 bekannt, die im allgemeinen wesentlich kleiner ist als die in der Figur 2 aufgezeigte Unsicherheitszone 6 für den Aufenthaltsort des Ziels um den theoretischen Treffpunkt 11 zur Zeit t3, wie sie beim Abfeuern des Geschosses festliegt. Der Aufenthaltsort 13 des Ziels zur Zeit t3 nach aufdatierter Berechnung liegt natürlich innerhalb der Unsicherheitszone 6.FIG. 3 also shows the conditions for successful missile defense using the inventive method. The target trajectory 1 calculated at the time the projectile was fired intersects the projectile trajectory 3 at the meeting point 11, which was then calculated in advance, at the theoretical hit time t3. With the help of the continued target measurement, the probable target trajectory around the time t3 can be determined more precisely during the projectile flight time, but before the projectile has reached point 9. This is shown as the corrected target trajectory 2. At time t2 - for the figure t2 <t3, but this is not mandatory - the target is most likely at point 8. The location of the target is known at time t2 except for an uncertainty zone 7, which is generally much smaller than that Uncertainty zone 6 shown in FIG. 2 for the location of the target around the theoretical meeting point 11 at time t3, as is determined when the projectile is fired. The location 13 of the destination at time t3 after the updated calculation naturally lies within the uncertainty zone 6.

An dieser Stelle sei nochmals angemerkt, dass es sich bei den vorstehenden Betrachtungen um Relativangaben bezüglich einer als fest angenommenen Geschossflugbahn handelt. Absolut im Raum wird auch die Geschossflugbahn anders liegen als vorausberechnet. Auch sie ist mit Unsicherheiten behaftet. Diese sind jedoch mit jenen des Ziels zusammengefasst in eine Unsicherheitszone des Ziels bezüglich einer determinierten Geschossflugbahn. Allfällig ermittelte Abweichungen der tatsächlichen Geschossflugbahn von der im voraus berechneten, insbesondere z.B. auf Grund von Geschossabgangsmessungen, sind in einer reduzierten Unsicherheitszone des Ziels verrechnet. Ferner werden für die Berechnungen in unmittelbarer Nähe des Treffpunkts die ballistischen Einflüsse vernachlässigt und die Bewegungen von Geschoss und Fragmenten näherungsweise als geradlinig und mit gleichförmiger Geschwindigkeit erfolgend angesehen. Diese Betrachtungsweise wird im folgenden beibehalten.At this point it should be noted once again that the above considerations are relative information regarding a bullet trajectory assumed to be fixed. Absolutely in the room the projectile trajectory is also different than calculated in advance. It too is fraught with uncertainty. However, these are combined with those of the target in an uncertainty zone of the target with regard to a determined projectile trajectory. Any deviations of the actual bullet trajectory determined from the one calculated in advance, in particular, for example, on the basis of bullet drop measurements, are offset in a reduced uncertainty zone of the target. Furthermore, the ballistic influences are neglected for the calculations in the immediate vicinity of the meeting point, and the movements of the projectile and fragments are considered to be approximately linear and at a uniform speed. This approach is retained in the following.

Die wichtigste Geschossabgangsmessung ist jene der Anfangsgeschwindigkeit, welch letztere wesentlichen Einfluss auf die Geschossflugbahn hat. Weiter sind in servorgesteuerten Geschützen die Richtfehler infolge Regelabweichungen gut messbar und für die Bestimmung der Unsicherheitszone verwertbar.The most important floor exit measurement is that of the initial speed, which latter has a significant influence on the floor trajectory. In servo-controlled guns, the directional errors due to control deviations can also be measured well and can be used to determine the uncertainty zone.

Für eine spezielle Ausgestaltung des Verfahrens wird die Anlage überdies durch eine Verfolgungs- und Vermessungseinrichtung 37 (Fig. 1) für die abgefeuerten Geschosse ergänzt. Diese befindet sich mit Vorteil auf dem Geschütz, kann aber auch mit der Feuerleiteinrichtung 33 kombiniert sein. Damit kann auch der voraussichtliche Aufenthaltsort jedes einzelnen Geschosses 32' im vorausberechneten Treffzeitpunkt laufend genauer bestimmt werden, was zu einer weiteren Schrumpfung der Unsicherheitszone beiträgt.For a special embodiment of the method, the system is also supplemented by a tracking and measuring device 37 (FIG. 1) for the projectiles fired. This is advantageously on the gun, but can also be combined with the fire control device 33. In this way, the probable location of each individual storey 32 'can be continuously and precisely determined in the pre-calculated meeting time, which contributes to a further shrinking of the uncertainty zone.

Wie in der Figur 3 skizziert, befindet sich das Ziel zur Zeit t2 innerhalb der Unsicherheitszone 7 um den Punkt 8, der seinerseits in der Mitte der Wandstärke des Fragmentrings 10 liegt. Es ist dies die Treffersituation, wobei das Geschoss zur Zeit t1 zerlegt wurde, so dass der Fragmentring 10 sich im Zeitpunkt t2 mit dem Ziel trifft. Dank der relativ hohen Fragmentdichte ist bei einem derartigen Treffer die Zerstörwahrscheinlichkeit gross.As sketched in FIG. 3, the target is at time t2 within the uncertainty zone 7 around point 8, which in turn lies in the middle of the wall thickness of the fragment ring 10. This is the hit situation, with the projectile being disassembled at time t1, so that the fragment ring 10 meets the target at time t2. Thanks to the relatively high fragment density, the likelihood of destruction is high for such a hit.

Hier besteht ein wesentlicher Unterschied zum herkömmlichen, allenfalls im Flug tempierten Geschoss, dessen Fragmentdichte nach aussen abnimmt; da die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Ziels im Zentrum der Unsicherheitszone höher ist als gegen aussen werden die Fragmente auf die Mitte konzentriert, weil so am meisten Aussicht auf Erfolg besteht. Die Figur 4 zeigt über den Radius r aufgetragen die unterschiedlichen Fragmentdichten d für die beiden Geschossarten zu zwei verschiedenen Zeitpunkten. Die Kurve 21 zeigt eine mögliche Dichteverteilung des herkömmlichen Fragmentgeschosses eine gewisse Zeit T1=r1/vr

Figure imgb0001
nach der Zerlegung, die Kurve 22 jene des Kegelmantelgeschosses im gleichen Zeitpunkt. In beiden Fällen nimmt die Dichte mit der Zeit quadratisch ab, da sich die feste Zahl der Fragmente auf eine Fläche verteilt, die sich mit der Zeit quadratisch ausdehnt, weil der Radius der Kreisfläche linear mit der Zeit zunimmt. Die Kurve 23 zeigt die Verhältnisse für das herkömmliche Fragmentgeschoss zur Zeit 2·T1 nach der Zerlegung, die Kurve 24 jene des Kegelmantelgeschosses.Here there is an essential difference from the conventional projectile, which is at most temp in flight, the fragment density of which decreases towards the outside; Since the target is more likely to remain in the center of the uncertainty zone than to the outside, the fragments are concentrated in the center, because this gives the most chance of success. FIG. 4 shows, over the radius r, the different fragment densities d for the two types of storey at two different times. Curve 21 shows a possible density distribution of the conventional fragmentary storey for a certain time T1 = r1 / vr
Figure imgb0001
after disassembly, curve 22 is that of the conical shell bullet at the same time. In both cases, the density decreases quadratically with time, since the fixed number of fragments is distributed over an area that expands quadratically with time, because the radius of the circular area increases linearly with time. Curve 23 shows the conditions for the conventional fragmentary bullet at the time 2 * T1 after disassembly, curve 24 that of the conical jacket bullet.

Es sei daran erinnert, dass das angegebene Verfahren in erster Linie dazu dient, Flugkörper abzuwehren. Flugkörper haben kleine Abmessungen. Zielflächen von 700 Quadratzentimeter und weniger sind keine Seltenheit. Bei einer zu kleinen Fragmentdichte besteht daher die Gefahr, dass gar kein Treffer mehr zu Stande kommt bzw. die Treffer einiger sehr kleiner Fragmente nicht genügen, um den Flugkörper unschädlich zu machen.It should be remembered that the stated method serves primarily to ward off missiles. Missiles have small dimensions. Target areas of 700 square centimeters and less are not uncommon. If the fragment density is too small, there is therefore a risk that no hits will occur at all or the hits of some very small fragments will not suffice to render the missile harmless.

Anhand der nachstehenden Ueberlegungen wird nun gezeigt, dass mit dem beschriebenen Verfahren ein Zusammentreffen von Fragmentring und voraussichtlichem Aufenthaltsort des Ziels immer herbeiführbar ist, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Treffer erfolgt, wobei dank der dabei relativ hohen Fragmentdichte auch der Erfolg sehr wahrscheinlich ist. Dabei wird eine vereinfachende Betrachtung angewendet, die auf lineare Gleichungen abstützt. Bei Anwendung der Erfindung kann der Fachmann zur Erhöhung der Genauigkeit auf ein detaillierteres Modell zurückgreifen. Für die Berechnungen wird ein kartesisches Koordinatensystem zu Grunde gelegt, dessen Achsrichtungen wie folgt definiert sind: x-Achse in Richtung der Geschossflugbahn 3, y-Achse in der Orthogonalebene dazu horizontal; die z-Achse hat damit die Richtung der Schnittgeraden zwischen einer Vertikalebene durch die Geschossflugbahn und die Orthogonaleben zur Geschossflugbahn. Die Achsrichtungen sind in der Figur 3 im Punkt 12 angegeben. Das Geschoss bewegt sich mit der Geschwindigkeit vg>0 entlang der x-Achse, die Fragmente haben zusätzlich eine radiale Komponente vr. Das Verhältnis vr/vg bestimmt den Oeffnungswinkel des Kegels. Die Fragmente haben zur Zeit t>t1 alle die x-Koordinate xg(t) und den Abstand r(t) = vr·(t-t1)

Figure imgb0002
von der Geschossflugbahn 3. Der momentane Zielort p(t) wird durch die Komponenten xf(t), yf(t) und zf(t), die Zielgeschwindigkeit durch die Komponenten vfx, vfy und vfz angegeben. Wo auf der Kegelachse, das heisst der Geschossflugbahn 3 der Ursprung des Koordinatensystems gewählt wird, spielt keine Rolle.Based on the considerations below, it is now shown that the described method always allows the fragment ring and the expected location of the target to meet, so that a hit is highly likely, and thanks to the relatively high fragment density, success is very likely. A simplifying approach is used, which is based on linear equations. Using the invention, those skilled in the art can increase the accuracy to a more detailed level Fall back on model. A Cartesian coordinate system is used as the basis for the calculations, the axis directions of which are defined as follows: x-axis in the direction of the projectile trajectory 3, y-axis in the orthogonal plane thereto horizontally; The z-axis thus has the direction of the intersection line between a vertical plane through the projectile trajectory and the orthogonal plane to the projectile trajectory. The axis directions are indicated in FIG. 3 at point 12. The projectile moves along the x-axis with the velocity vg> 0, the fragments also have a radial component vr. The ratio vr / vg determines the opening angle of the cone. At time t> t1, the fragments all have the x coordinate xg (t) and the distance r (t) = vr (t-t1)
Figure imgb0002
from the projectile trajectory 3. The current target location p (t) is given by the components xf (t), yf (t) and zf (t), the target speed by the components vfx, vfy and vfz. It does not matter where the origin of the coordinate system is selected on the cone axis, that is to say the floor trajectory 3.

Auf Grund der fortgesetzten Messung ist der Zielort 13 zur Zeit t3, p(t3), bekannt. Gesucht ist der Zerlegungszeitpunkt t1 so, dass zur vorläufig unbekannten korrigierten Treffzeit t2 der Fragmentring 10 den Ort 8 des Ziels, p(t2), enthält. Daraus ergibt sich eine erste Bedingung, wonach die x-Koordinaten von Geschossfragmenten und Ziel gleich sein müssen, das heisst xf(t2) = xg(t2)

Figure imgb0003
. Die vorläufig ebenfalls unbekannte Differenz zwischen der korrigierten Treffzeit t2 und der zuvor berechneten Treffzeit t3 sei mit T bezeichnet: T = t2-t3
Figure imgb0004
. T kann positiv oder negativ sein - in der Figur 3 ist T offensichtlich negativ. Es gilt:

xf(t2) = xf(t3) + vfx·T und xg(t2) = xg(t3) + vg·T
Figure imgb0005


woraus sich durch Gleichsetzen unmittelbar ergibt:
Figure imgb0006
Due to the continued measurement, the destination 13 at time t3, p (t3) is known. The time t1 is searched so that the fragment ring 10 contains the location 8 of the target, p (t2), at the temporarily unknown corrected meeting time t2. This results in a first condition that the x-coordinates of the projectile fragments and the target must be the same, that is xf (t2) = xg (t2)
Figure imgb0003
. The previously unknown difference between the corrected hit time t2 and the previously calculated hit time t3 is denoted by T: T = t2-t3
Figure imgb0004
. T can be positive or negative - in Figure 3, T is obviously negative. The following applies:

xf (t2) = xf (t3) + vfx · T and xg (t2) = xg (t3) + vg · T
Figure imgb0005


which directly results from equating:
Figure imgb0006

Die Gleichung hat immer eine Lösung, die in guter Näherung einen Wert für die Korrektur T der Treffzeit ergibt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die einzig sinnvolle Voraussetzung erfüllt ist, wonach vg>vfx, das heisst, dass das Ziel sich nicht schneller in Geschossrichtung bewegt als das Geschoss selber; im Normalfall gilt sogar vfx<0. Die örtliche Ablage xf(t3)-xg(t3)

Figure imgb0007
, das ist in der Figur 3 die x-Komponente des Abstands des Punktes 13 vom Punkt 11, ist beschränkt durch die ursprüngliche Unsicherheitszone 6. T ist somit immer bestimmbar und genügend klein.The equation always has a solution that gives a good approximation for the correction T of the hit time. It can be assumed that the only reasonable prerequisite is fulfilled, according to which vg> vfx, that is to say that the target does not move faster in the direction of the floor than the floor itself; normally even vfx <0. The local filing xf (t3) -xg (t3)
Figure imgb0007
3, that is the x component of the distance of point 13 from point 11, is limited by the original uncertainty zone 6. T is therefore always determinable and sufficiently small.

Mit nun bekanntem T und t2 = t3+T

Figure imgb0008
ergibt sich der Abstand a(t2) des Ziels von der Geschossflugbahn 3 bzw. der Kegelachse aus der Wurzel der Quadratsumme von

yf(t2) = yf(t3) + vfy·T und zf(t2) = zf(t3) + vfy·T :
Figure imgb0009

a(t2) = √[yf(t2)·yf(t2)+zf(t2)·zf(t2)].
Figure imgb0010

With the now known T and t2 = t3 + T
Figure imgb0008
the distance a (t2) of the target from the projectile trajectory 3 or the cone axis results from the root of the square sum of

yf (t2) = yf (t3) + vfyT and zf (t2) = zf (t3) + vfyT:
Figure imgb0009

a (t2) = √ [yf (t2) * yf (t2) + zf (t2) * zf (t2)].
Figure imgb0010

Als zweite Treffbedingung muss der Fragmentringradius gleich dem Abstand des Ziels von der Geschossflugbahn, das heisst die Bedingung r(t2) = a(t2) muss erfüllt sein, wobei gilt:

r(t2) = vr·(t2-t1) = vr·(t3+T-t1) .

Figure imgb0011

As a second target condition, the fragment ring radius must be equal to the distance of the target from the projectile trajectory, i.e. the condition r (t2) = a (t2) must be met, whereby:

r (t2) = vr * (t2-t1) = vr * (t3 + T-t1).
Figure imgb0011

Daraus ergibt sich der gesuchte Zerlegungszeitpunkt t1 zu

Figure imgb0012
This results in the disassembly time t1 sought
Figure imgb0012

Sowohl a(t2) als auch vr sind positive Werte. t1 ist also jedenfalls kleiner als t2 = t3+T

Figure imgb0013
, das heisst, die gesuchte Lösung existiert.Both a (t2) and vr are positive values. In any case, t1 is less than t2 = t3 + T
Figure imgb0013
, that is, the solution you are looking for exists.

Für den praktischen Einsatz wird man für die Radialgeschwindigkeit vr der Fragmente eine gewisse Streuung vorsehen, damit der Fragmentring 10 endliche Breite erhält. Mit dieser Massnahme wird der verbleibenden, reduzierten Unsicherheitszone 7 Rechnung getragen.For practical use, a certain spread will be provided for the radial speed vr of the fragments, so that the fragment ring 10 is given a finite width. With this measure, the remaining, reduced uncertainty zone 7 is taken into account.

Das erfindungsgemässe Verfahren gewährleistet also eine hohe Trefferwahrscheinlichkeit gepaart mit einer hohen Konzentration der Fragmente des Geschosses und sichert so eine hohe Erfolgswahrscheinlichkeit.The method according to the invention thus ensures a high probability of a hit paired with a high concentration of the fragments of the projectile and thus ensures a high probability of success.

Selbstverständlich lässt sich das Verfahren auch auf die Bekämpfung anderer bewegter Ziele, namentlich die Abwehr von Flugzeugen und Kampfhelikoptern, anwenden. In Kenntnis der Erfindung ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, die notwendigen Anpassungen an die charakteristische Aufgabenstellung vorzunehmen.Of course, the method can also be used to combat other moving targets, namely the defense against aircraft and combat helicopters. With knowledge of the invention, it is readily possible for the person skilled in the art to make the necessary adaptations to the characteristic task.

Claims (6)

Verfahren zur Erhöhung der Erfolgswahrscheinlichkeit bei der Flugkörperabwehr mittels eines fernzerlegbaren Geschosses (32), abgefeuert aus einer Waffenanlage (30) enthaltend eine Feuerleiteinrichtung (33) und ein Geschütz (34), wobei das Geschoss (32) beim Abschuss individualisiert und sein Zerlegungszeitpunkt im Flug fernbestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielvermessung durch die Feuerleiteinrichtung (33) nach dem Abschuss des Geschosses (32) weitergeführt und damit der Aufenthaltsort des Ziels im voraussichtlichen Treffzeitpunkt zunehmend genauer bestimmt wird, dass ein Geschoss (32) verwendet wird, dessen Geschossteile nach der Zerlegung mit annähernd gleicher radialer Geschwindigkeit kegelmantelförmig auf einem sich ausweitenden Ring (10) auseinanderstreben, und dass der Zeitpunkt der Zerlegung so gewählt wird, dass sich ein örtliches und zeitliches Zusammentreffen des Ziels mit einem Punkt (8) auf dem Ring (10) der Geschossteile ergibt.Method for increasing the probability of success in missile defense by means of a projectile (32) which can be dismantled remotely, fired from an weapon system (30) containing a fire control device (33) and a gun (34), the projectile (32) individualizing when fired and its time of disassembly in flight is determined remotely, characterized in that the target measurement is continued by the fire control device (33) after the projectile (32) has been fired, and thus the location of the target at the expected time of the meeting is increasingly determined that a projectile (32) is used, the projectile parts of which of the disassembly at approximately the same radial speed, taper apart on an expanding ring (10), and that the time of the disassembly is selected such that the target meets a point in time and location with a point (8) on the ring (10) Bullet parts results. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschossteile auf dem sich ausweitenden Ring (10) gleichmässig verteilt sind.A method according to claim 1, characterized in that the projectile parts are evenly distributed on the expanding ring (10). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abschuss des Geschosses (32) Abgangswerte gemessen, daraus der voraussichtliche Aufenthaltsort des Geschosses (32') im voraussichtlichen Treffzeitpunkt genauer bestimmt und in die Berechnung des Zerlegungszeitpunktes einbezogen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that when the projectile (32) is fired, exit values are measured, the prospective location of the projectile (32 ') at the probable meeting time is determined more precisely and is included in the calculation of the disassembly time. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Abgangswert die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses (32) gemessen und in die Berechnung einbezogen wird.A method according to claim 3, wherein the initial velocity of the projectile (32) is measured as the exit value and is included in the calculation. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Abgangswert die Richtfehler des Geschützes (34) gemessen und in die Berechnung einbezogen werden.Method according to claim 3, wherein the directional errors of the gun (34) are measured as the outgoing value and are included in the calculation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschoss (32) nach dem Abschuss im Flug vermessen und daraus der Aufenthaltsort des Geschosses (32') im voraussichtlichen Treffzeitpunkt zunehmend genauer bestimmt wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the projectile (32) is measured in flight after the launch and the whereabouts of the projectile (32 ') is increasingly determined from the expected point of impact.
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