NO145856B - Anordning til sluttfasekorreksjon av et roterende prosjektil. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en anordning til sluttfasekorreksjon av et roterende prosjektil, f.eks. et panservernprosjektil, avfyrt i en ballistisk bane fra et løp, ved hjelp av en laserstråle utsendt fra en lasersender og rettet mot målet, hvor prosjektilet innbefatter en målsøker som i avhengighet av det mottatte ekkosignal fra det laserbelyste mål avgir et signal, og en korreksjonsmotor til å korrigere prosjektilets bane i avhengighet av dette signal, og hvor målsøkeren innbefatter et antall detektorer som hver har et skrått fremoverrettet synsfelt slik at der når prosjektilet nærmer seg målet, skjer en avsøkning av målscenen i et spiralformet mønster utenfra og inn mot det punkt som prosjektilet er på vei imot, og er slik forbundet med korreksjonsmotoren at der dersom prosjektilet er på vei mot et punkt ved siden av det laserbelyste målareal, blir avgitt tenn-

kommando av den detektor som først detekterer ekkosignalet,

til korreksjonsmotoren.

Til tross for forbedrede metoder til målesøkning og skiidd-ledning har konvensjonelt panservernskyts en begrenset virknings-avstand. Den uunngåelige spredning i prosjektilretningen og van-skeligheter med å lokalisere målet eksakt medfører at sannsynlig-heten for treff raskt avtar méd målavstanden. For å nedkjempe et mål kreves der derfor en stor mengde ammunisjon og anseelig tid, som i mange tilfeller ikke disponeres i en duellsituasjon.

For å øke treffsikkerheten og rekkevidden av konvensjonelt panservernskyts er der derfor i den senere tid fremkommet metoder som bygger på såkalt sluttbanekorreksjon av prosjektilene. Prosjektilene blir i dette tilfelle på konvensjonell måte avskutt i en ballistisk bane mot målet. Når prosjektilet kommer i nær-heten av målet, innleder en måldetektor den nødvendige banekorrek-sjon for at målet skal treffes.

Til å skaffe sluttbanekorreksjon kreves dels en måldetektor som avgir et signal hvis prosjektilet er på vei mot et punkt ved siden av målet, og dels en innretning til å korrigere prosjektilets bane i samsvar med signalet. Måldetektoren kan f.eks. utgjøres av en IR-detektor som med en avsøkningslobe avføler området om-kring målet og, hvis målet detekteres, avgir en eller flere styrepulser til korreksjonsorganet, slik at prosjektilets bane blir endret og rettet mot målet.

Sammenholdt med en robot som styres automatisk eller manuelt mot målet, blir det sluttbanekorrigerte prosjektil mindre kompli-sert å manøvrere og også billigere, bl.a. fordi det er mulig å anvende konvensjonelle, allerede eksisterende våpen til avfyring av prosjektilene. Selve prosjektilene kan også gjøres mindre kom-pliserte enn en robot, da man ikke gjør bruk av kontinuerlig styring.

Foruten å oppvise fordeler fremfor en robot i økonomisk henseende er det sluttbanekorrigerte prosjektil også mindre ømfint-lig for forstyrrelser. En robot kan bekjempes ved hjelp av andre våpen og utsettes for forskjellige slags forstyrrende påvirkninger. Et sluttbanekorrigert prosjektil er derimot vanskeligere å oppdage, og siden det bare styres under den aller siste del av sin bane, blir muligheten for å forstyrre dets styrefunksjon sterkt redu-sert. Prosjektilets flukttid blir også kortere enn flukttiden for en robot.

Siden prosjektilet roterer i sin bane, blir imidlertid kurs-korreksjonen vanskeliggjort, idet prosjektilets rullestilling må være bestemt når styrepulsen avgis. Det er tidligere kjent å bestemme rullevinkelen i forhold til en referanseretning ved hjelp av såkalte rate-gryoskoper med etterfølgende integrasjon. Bruken av gyroskoper er imidlertid forbundet med en rekke tekniske prob-lemer som drift i gyroskopet, lagerfriksjon, ømfintlighet for akselerasjon m.v. Spesielt medfører ømfintligheten for akselerasjon at gyroskopet ikke egner seg til å brukes ved et prosjektil som avfyres f.eks. fra et kanonløp. Det er også tidligere kjent å bestemme prosjektilets rullestilling ved hjelp av polarisert elektro-magnetisk stråling, men der kreves da spesielle sender- og mot-tagerenheter som kompliserer og fordyrer utrustningen.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe et korrigerbart prosjektil av den innledningsvis nevnte art, hvor målsøker og korreksjonsorgan i prosjektilet har fått en enkel og formålstjenlig utførelse.

Oppfinnelsen er i første rekke karakterisert ved at korrek-sjonsmotoren innbefatter et antall individuelt velgbare dyser som er slik forbundet med hver sin detektor at der når tennkommando avgis til korreksjonsmotoren fra en eller annen av detek-

torene, samtidig også blir avgitt et signal til den til-

svarende dyse for åpning av denne.

Oppfinnelsen medfører viktige fordeler like ovenfor

teknikkens stadium. Riktignok er der tidligere kjent slutt-fasekorrigerte prosjektiler, og spesielt ifølge US PS 3 072 055

er prosjektilet innrettet til å utskytes i en ballistisk bane fra et løp som angitt innledningsvis. Imidlertid blir det ved anvendelse av flere detektorer og dyser sammenkoblet med DCE-korreksjonsmotoren, i samsvar med oppfinnelsen mulig å realisere

en mer effektiv avsøkning av synsfeltet. Avsøkningen kan riktignok forbedres ved endring av prosjektilets rotasjonshastighet,

men andre hensyn tilsier å holde rotasjonshastigheten lavest mulig, særlig med tanke på stridsdelens funksjon. Ved å "transponere opp" prosjektilets avsøkningsfrekvens ved bruk av flere detektorer muliggjør man således en effektiv avsøkning av synsfeltet i kombinasjon med lavt omdreiningstall for prosjektilet I det følgende vil oppfinnelsen bli belyst nærmere under henvisning til tegningen, som anskueliggjør fordelaktige utførel-seseksempler.

Fig. 1 er en perspektivisk oversiktsskisse som anskuelig-

gjør bekjempelse av et mål med et korrigerbart prosjektil fra en panservernkanon.

Fig. 2 viser bekjempelse av et mål for en panservernkanon under anvendelse av en lasersender separat fra våpenet. Fig. 3 viser målbekjempelse fra en kanon båret av et belte-kjøretøy. Fig. 4 anskueliggjør funksjonsprinsippet for det korrigerbare prosjektil. Fig. 5 viser prosjektilets prinsippielle oppbygning i side-riss og delvis aksialsnitt. Fig. 6 viser i partielt aksialsnitt en utførelsesform for prosjektilets målsøker.

Fig. 7 viser målsøkeren på fig. 6, sett forfra.

Fig. 8 er et blokkskjerna over koblingen mellom målsøker og korreksjonsmotor. Fig. 9 viser plaseringen av korreksjonsmotorens dyser i tverrsnitt tatt i høyde med prosjektilets tyngdepunkt. Fig. 10 viser et lignende tverrsnitt hvor dysene er rettet slik at prosjektilets rotasjon dempes, og

fig. 11 viser et eksempel på en hensiktsmessig oppbygning

av dysepluggen i aksialt snitt.

Som allerede påpekt er anordningen ifølge oppfinnelsen karakterisert ved at de korrigerbare prosjektiler kan avfyres fra allerede eksisterende våpen uten at disse behøver å modifiseres eller tilrigges på noen spesiell måte. Oversiktsbildene på fig. 1-3 vedrørende målbekjempelse ved hjelp av et korrigerbart pro-sjektil, viser således konvensjonelle panservernsvåpen dels i form av en feltkanon og dels i form av en kanon båret av et belte-kjøretøy. Skjønt beskrivelsen i det følgende først og fremst belyser oppfinnelsen i tilknytning til disse to våpensystemer,

er det ikke å oppfatte som noen begrensning av anvendelsesområdet.

på fig. 1 ses et panservernprosjektil 1 som på konvensjonell måte er avfyrt fra en panservernkanon 2 og befinner seg i en ballistisk bane på vei mot et mål 3. På figuren utgjøres målet av et panserkjøretøy, men det innses at oppfinnelsen er anvendelig også ved andre slags mål, f.eks. fartøyer. For å kunne øke prosjektilets treffsikkerhet blir prosjektilets kurs under slutt-fasen av dets bane korrigert ved hjelp av en laserstråle 4 som reflekteres i målet og stammer fra en lasersender 5 samt holdes innsiktet mot en del av målet 3. Prosjektilet er utrustet med en målsøker som avsøker mål scenen og avgir signal hvis prosjek-tilet er på vei mot et punkt ved siden av det laserbelyste målareal.

For at laserstrålen 4 skal kunne rettes mot målet, er lasersenderen 5 kombinert med et optisk sikte, hvis siktelinje holdes rettet mot målet av laseroperatøren. Videre er lasersenderen 5 integrert med ildvåpenet 2 og innbefatter hensiktsmessig også en mottager til avstandsmåling, som ofte er en nødvendig funksjon allerede ved et konvensjonelt panservernkanon-system. Laseropera-tøren påser da at lasersenderen 5 er rettet mot målet dels før avfyringen for avstandsmåling og dels etter avfyringen for belys-ning av målet under den senere del av prosjektilets bane. Lasersenderen 5 er av tidligere kjent art og vil derfor ikke bli beskrevet nærmere.

Spesielt ved bevegelige mål hvor siktelinjens retning hele tiden må endres, kan det hende at laseroperatøren (skytteren) sikter ved siden av målet på grunn av forstyrrelser i forbindelse med avfyringen av prosjektilet. Slike forstyrrelser opptrer ved våpenet dels i form av bevegelse i forbindelse med rekylimpulsen og dels i form av munningsflamme og røkutvikling. Siktet bør derfor være gyrostabilisert eller plasert i avstand fra våpenet, så det ikke blir influert av slike forstyrrende faktorer. På fig. 2 ses et eksempel på målbekjempelse med et korrigerbart prosjektil hvor lasersenderen 6 er adskilt fra våpenet 2 og anordnet i avstand fra det og betjenes av en spesiell operatør. I denne situa-sjon kan det være nødvendig å forsyne skytterens sikte med en innretning til å detektere laserrefleksen fra målet 3, slik at skytteren er sikker på at han har valgt samme mål som laseropera-tøren.

På fig. 3 ses et eksempel på hvorledes systemet kan tilpas-ses et våpenbærende beltekjøretøy 7. Det korrigerbare prosjektil I avfyres på konvensjonell måte fra kjøretøyets hovedkanon 8, men får i punktet C en korreksjon fordi prosjektilet er på vei mot et punkt ved siden av målets laserbelyste areal. Lasersenderen 9 er innbygget i kjøretøyets tårn og hensiktsmessig kombinert med en laser-avstandsmåler i kjøretøyet.

På fig. 4 ses funksjonsprinsippene for det korrigerbare prosjektil. Målet 3 i form av en stridsvogn belyses med laser-stråling i form av en smal lobe 4 som gir et belyst målareal 20 som kan ha en diameter av størrelsesorden 0,5 m. Lasersenderen II kan eventuelt være utrustet med skiftoptikk for tilpasning av laserloben 4 etter forskjellige målavstander.

Forparten av prosjektilet 1 opptas av en målsøker 12 som

for avsøkningen av målscenen utnytter prosjektilets rotasjon. Målsøkeren har et smalt, skrått foroverrettet synsfelt 13, og når prosjektilet nærmer seg målet, blir målscenen avsøkt i et spiralformet mønster 14 i retning utenifra og innover mot det punkt 15 som prosjektilet er på vei imot. Er prosjektilet på vei mot et punkt ved siden av det laserbelyste måleareal 10, blir dette oppdaget av målsøkeren, som gir tennkommando til prosjektilets korreksjonsmotor 16. Impulsen fra korreksjonsmotoren angriper i høyde med prosjektilets tyngdepunkt og gir prosjektilet et hastighetstilskudd hovedsakelig vinkelrett mot prosjektilets bane 17 og slik avpasset at feilstillingen blir korrigert.

Av belysningslaseren 11 blir det krevet at den skal kunne belyse en mindre del av målet, og at pulsfrekvensen er så høy at målsøkeren under prosjektilets rotasjon med sikkerhet vil oppdage en lysimpuls for noen graders rulledreining.

Den prinsippielle oppbygning av et korrigerbart prosjektil fremgår av fig. 5. Dets hovedbestanddeler utgjøres av en virk-ningsdel 18, en korreksjonsmotor 19, elektronikkdelen 20 og lengst fremme i prosjektilet en målsøker 21. Prosjektilets virk-ningsdel 18 inklusive tennsystemet i form av et tennrør 22 er sammensatt av kjente komponenter og vil derfor ikke bli beskrevet nærmere. Prosjektilets bakre parti er ennvidere forsynt med et egnet finnearrangement 23. For å vedlikeholde prosjektilets rotasjon i banen med veldefinert omdreiningstall er finneaggregatet skråttstilt. Alternativt kan finnenes forkant avfases.

Korreksjonsmotoren 19 er plasert foran arbeidsdelen og ut-gjøres av en ringformet kruttrakettmotor som utmerker seg ved rask avfyring og kort brenntid. Kruttmotoren er forsynt med et antall individuelt velgbare dyser 24 som er anordnet fordelt rundt prosjektilets periferi og plasert i høyde med dets tyngdepunkt 25 for at pendlingene ved korreksjonen skal bli små.

Foran korreksjonsmotoren 19 sitter prosjektilets elektronikkdel 20 inklusive batteri. Elektronikkdelen opptas i prosjektilets nese, hvis skall utgjøres av et fullkalibret kontaktorgan 26 for tennrøret 22.

Den spiralformig avsøkende målsøker 21 er anbragt lengst fremme i prosjektilet og består av en avbildende optikk i form av en linse 27 i nesespissen og et antall detektorer plasert i et detektorplan 28. Detektorenes synsfelt er rettet skrått fremover med en fast blikkvinkel a (se fig. 4) i forhold til prosjektilaksen. Denne faste blikkvinkel tilveiebringes ved at detektorene er plasert eksentrisk i forhold til prosjektilaksen 29. Detektorene er tilsluttet hver sin av motorens dyseplugger 24, dvs. at der til hver detektor hører en særskilt dyseplugg. Når detektoren "ser" den laserbelyste del av målet, har mål-søkeren fastlagt synsvinkelen til målet og omkretsvinkelen. Den detektor som først ser laserflekken 10, utløser straks korreksjonsmotoren 19 og åpner "sin" dyse. På grunn av tenningens for-sinkelse og av hensyn til korreksjonsmotorens brenntid kreves et forsprang i omkretsvinkelen for detektorens synsfelt i forhold til dysen. Forsprangsvinkelen er beregnet under hensyntagen til rullevinkelhastighet og tenningsforsinkelse. Disse faktorer vari-erer fra skudd til skudd og under skudd med temperaturer og andre skuddbetingelser. De spredninger i impulsretningen som da opp-står, kan ved visse anvendelser aksepteres på bekostning av mins-ket rekkevidde. Det vil dog lett innses at forløpets avhengighet av størrelser som kan forutses (f.eks. prosjektilets hastighets-forløp) eller måles (f.eks. temperaturer), kan kombineres, f.eks. elektronisk i prosjektilet.

På fig. 5 er optikken hos den spiralformig avsøkende mål-søker vist plasert lengst fremme i prosjektilets nese. På fig. 6 ses en alternativ utførelsesform for målsøkeren, hvor optikken utgjøres av et antall skråttstilte vinduer 30, 31 plasert i nese-partiets kjegleformede mantelflate 32, og en konkavt speil 37 som det gjennom vinduene innfallende ekkosignal reflekteres imot. Målsøkerens detektorer er anbragt i et plan 33 og eksentrisk plasert i forhold til prosjektilaksen 34 for å gi et antall skrått foroverrettede synsfelter 35, 36. Kontaktanordningen for prosjektilets tennrør er i dette tilfelle plasert lengst fremme i nesen 38. Forøvrig er prosjektilet oppbygget på samme måte som det på fig. 5 og innbefatter en elektronikkdel 39 og en korreksjonsmotor 40 med et antall individuelt velgbare dyser 41, hvis dyseplugger er koblet til hver sin detektor.

På fig. 7 ses prosjektilet rett forfra, og det ses at den totale innfallsåpning som eksempel setter seg sammen av seks vinduer 30, 31. Man ser også plaseringen av tre dyser 41, 42 og 43 som er markert stiplet.

Blokkskjemaet på fig. 8 viser koblingen mellom målsøkerens detektorer og kruttrakettmotorens dyser. Detektorelementene 44, 45, 46 kan være plasert i jevne avstander på en sirkel i detek-torplanet med sentrum i prosjektilets symmetriakse. Som allerede nevnt får hver detektor ved den eksentriske plasering et skrått foroverrettet synsfelt. Detektorene er tilsluttet hver sin av motorens dyser 47, 48 og 49. Den detektor som først "ser" laserflekken, avgir via en forsterkende krets 50, 51 og 52 et signal dels til den aktuelle dyseplugg og dels til motorens tennanordning 53. Ved hjelp av dette signal antennes kruttmotorens hovedladning, samtidig som vedkommende dyse åpnes. De øvrige dyser forblir lukket, da der ikke blir avgitt signal til deres dyse-plugger. Hvorledes dysen åpnes, vil bli beskrevet nærmere under henvisning til fig. 11. Motorens kruttgasser vil strømme ut gjennom den åpnede dyse og gi prosjektilet et hastighetstilskudd hovedsakelig vinkelrett til dets bevegelsesretning.

Av fig. 9, som viser tverrsnittet i høyde med prosjektilets tyngdepunkt, fremgår det at de tre dyser 47, 48 og 49 er plasert radialt og er jevnt fordelt rundt prosjektilets periferi. To av dysene er intakte, mens den tredje (49) er utløst, så der er skaffet fritt utløp for motorens kruttgasser.

På fig. 10, som viser et lignende tverrsnitt, ses tre dyser 54, 55 og 56. Her danner dysenes akser en vinkel 3 med de respektive radier, så prosjektilet får et impulsmoment rundt prosjektilets rulleakse når en av dysene utløses. Dysenes retning er valgt slik at impulsmomentet blir rettet motsatt prosjektilets rotasjonsretning. Dette er gunstig i funksjonell henseende, da impulsmomentet kan velges slik at prosjektilets rotasjonshastighet etter korreksjonspulsen på det nærmeste blir null. Når arbeidsdelen utgjøres av en RSV-stridsdel, øker evnen til panser-gjennomslag, spesielt på store utløsningsavstander.

Dysepluggens oppbygning fremgår nærmere av fig. 11, som viser en av korreksjonsmotorens dyser i aksialsnitt. Selve dysen består av en hylseformet del 57 inngjenget i prosjektilets vegg og utformet med en konisk innerflate 58 for å danne en åpning 59 som smalner av innover i prosjektilets vegg. Normalt er denne åpning tettet med en dyseplugg 60 som er hårdt innpresset i dysen og slutter seg tett til dens koniske innerflate 58. For lettere å kunne motstå kruttmotorens arbeidstrykk er dysepluggens ytre mantelflate forsynt med en innbuktning som dysen griper inn i med sitt trangeste parti 61.

Selve dysepluggen setter seg sammen av to deler, idet den innbefatter en massiv sylindrisk kloss 62 som holdes på plass i pluggen ved at denne har et leppeformet parti 63 som ligger an mot klossens ytre endeflate 64. I sitt indre opptar klossen en tenner 65 tilsluttet en av målsøkerens detektorer. Når tenneren gjennomflytes av tennstrøm, antenner den en tennladning 66, hvor-ved klossen blir skutt ut av dysepluggen, som dermed blir svekket mekanisk.

Når kruttmotorens hovedladning begynner å antennes, blir trykket for høyt for den svekkede dyseplugg, så denne blir skjøvet ut og kruttgassene fritt kan strømme ut gjennom åpningen. De øvrige dyseplugger, som ikke har fått noen tennstrøm fra målsøke-rens detektorer, er ikke mekanisk svekket og motstår derfor kruttmotorens arbeidstrykk.

Blant mulige avvikelser fra den viste og beskrevne ut-førelse innen patentkravenes ramme kan nevnes at det ikke er nødvendig at detektoren avgir et separat signal til kruttmotorens tennanordning, idet også det signal som avgis til dysepluggen, vil kunne utnyttes for antennelse av kruttmotoren.

Claims (12)

1. Anordning til sluttfasekorreksjon av et roterende prosjektil, f.eks. et panservernprosjektil, avfyrt i en ballistisk bane fra et løp ved hjelp av en laserstråle utsendt fra en lasersender og rettet mot målet, hvor prosjektilet innbefatter en målsøker som i avhengighet av det mottatte ekkosignal fra det laserbelyste mål avgir et signal, og en korreksjonsmotor til å korrigere prosjektilets bane i avhengighet av dette signal, og hvor målsøkeren (12, 21) innbefatter et antall detektorer (44, 45, 46) som hver har et skrått fremoverrettet synsfelt (13) slik at der når prosjektilet (1) nærmer seg målet (3), skjer en avsøkning av målscenen i et spiralformet mønster (14) utenfra og inn mot det punkt (15) som prosjektilet er på vei imot, og er slik forbundet med korreksjonsmotoren (16, 19) at der dersom prosjektilet er på vei mot et punkt ved siden av det laserbelyste målareal (10), blir avgitt tennkommåndo av den detektor som først detekterer ekkosignalet, til korreksjonsmotoren, karakterisert ved at korreksjonsmotoren (16, 19) innbefatter et antall individuelt velgbare dyser (47, 48, 49) som er slik forbundet med hver sin detektor (44, 45, 46) at der når tennkommåndo avgis til korreksjonsmotoren fra en eller annen av detektorene, samtidig også blir avgitt et signal til den tilsvarende dyse for åpning av denne.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at dysesignalet tilføres en dyseplugg (60) anbragt i den respektive dyse (47, 48, 49) .

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at korreksjonsmotoren (16, 19) er en kruttrakettmotor.

4. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at dysene (47, 48, 49) er anordnet i prosjektilets mantelflate og i høyde med dettes tyngdepunkt (25) og er rettet radialt utover, så prosjektilet når korreksjonsmotoren utløses, får et hastighetstilskudd hovedsakelig vinkelrett mot prosjektilaksen (29) .

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at dysenes (54, 55, 56) retning danner en vinkel (e) med radien for å meddele prosjektilet et impulsmoment rundt rulle-aksen når en eller annen av dysene (54, 55, 56) utløses.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at dysenes (54, 55, 56) retning er valgt slik at impulsmomentet er rettet motsatt prosjektilets rotasjonsretning for å minske prosjektilets rotasjonshastighet.

7. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver dyse består av en hylseformet del (57) som er inngjenget i prosjektilets vegg, og hvis innerflate (58) er konisk for å danne en innad avsmalnende åpning (59) i prosjektilets vegg, og denne åpning normalt er tettet med dysepluggen (60).

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at dysepluggen (60) er innrettet til normalt å motstå korreksjonsmotorens arbeidstrykk, men svekkes mekanisk ved at en i dysepluggen anbragt tennladning (66) aktiveres av detektor-signalet.

9. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at dysepluggen (60) innbefatter en massiv kloss (62) forsynt med en tenner (65) innrettet til under virkningen av detek-torsignalet å skille klossen (62) fra dysepluggen (60).

10. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at detektorene (44, 45, 46) er anordnet i et detektorplan (28) i prosjektilets forparti og eksentrisk plasert i forhold til prosjektilaksen (29).

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at målsøkerens innfallsåpning utgjøres av en linse (27) plasert lengst fremme i prosjektilnesen.

12. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert ved at målsøkerens innfallsåpning utgjøres av et antall skråttstilte vinduer (30, 31) anordnet i den koniske mantelf.iate (32) hos prosjektilets neseparti.