WO2020178028A1 - Geschoss und verfahren zum betreiben eines geschosses - Google Patents

Abstract

Um gegen aktive Schutzmaßnahmen besser agieren zu können, wird ein Geschoss (1) mit zumindest einem Zündsystem (4) und zumindest einer Wirkladung (5) vorgeschlagen, das zumindest eine Auswerteelektronik (3) und zumindest einen Sensor (2) umfasst. Der zumindest eine Sensor (2) ist mit der zumindest einen Auswerteelektronik (3) funktional verbunden. Der zumindest eine Sensor (2) ist derart ausgestaltet, dass dieser Sensordaten liefern kann, die in der Auswerteelektronik (3) in Hinblick auf eine Wirkung eines aktiven Schutzsystems oder eines Zielaufschlags bewertet werden. Die Auswerteelektronik (3) unterdrückt die Initiierung der Wirkladung im Geschoss (1) bei Erkennen eines ausgelösten aktiven Schutzsystems und dessen Wirkung. Wird hingegen ein Zielaufschlag erkannt, erfolgt durch die Auswerteelektronik (3) die Initiierung der Wirkladung im Geschoss (1) und die Wirkladung wird aktiviert.

Description

B E S C H R E I B U N G

Geschoss und Verfahren zum Betreiben eines Geschosses

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem tempierbaren Geschoss. Die Erfindung betrifft insbe sondere ein programmierbares Geschoss, welches selbst zwischen einem aktiven Schutzsys tem eines Ziels oder Objekts und einem gewollten Zielaufschlag auf ein Ziel oder Objekt un terscheiden kann. Die Erfindung gibt zudem ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Geschosses an.

Gefechtsfahrzeuge und insbesondere militärische Einrichtungen oder Objekte allgemein wer den durch u.a. aktive Schutzsysteme gegen die Wirkung anfliegender Geschosse etc. ge schützt. Aktive Schutzsysteme arbeiten dabei mit unterschiedlichen physikalischen Effekten, wie zum Beispiel Blast-Wirkung einer Sprengladung oder einer Splitterwirkung bzw. einem Projektil-Einschlag etc., die das anfliegende Geschoss zerstören oder eine vorzeitige Umset zung des Geschosses hervorrufen.

Die US 5,061 ,930 A offenbart eine Rakete, die ein Suchersystem aufweist, um die Rakete zu einem Ziel zu führen, während Raketenabwehrradare des Ziels blockiert werden. Dazu weist die Rakete ein Raketensuchsystem auf, das Bedrohungen bewerten und die größten Bedro hungen automatisch blockieren kann, während das Ziel weiter verfolgt wird. Ein solches Ra ketensuchsystem kann in einem aktiven oder halbaktiven Radarmodus oder in einem Anti strahlmodus arbeiten.

Die US 6,003,809 A beschäftigt sich mit einem Marschflugkörper als Waffentransportvorrich tung. Die Vorrichtung ist so ausgeführt, dass Gegenmaßnahmen gegen diese Waffentrans portvorrichtung und die dabei transportierten Waffen verhindert werden.

Aus der DE 698 24 447 T2 sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Zielerfassung in Abbil dungssystemen bekannt, die Ziel-Abwehrmaßnahmen, wie Leuchtbomben, unterscheiden und vermeiden. Da Gegenmaßnahmen im Allgemeinen ein anderes spektrales Signal als das Ziel haben, ist es möglich, das Ziel von der Gegenmaßnahme zu trennen, indem Sucherdaten bei zwei verschiedenen Wellenlängen gesammelt werden.

Ein aktives Schutzsystem beschreibt die DE 10 2005 056 178 A1 . Das Schutzsystem ist auf ein Fahrzeug adaptierbar und weist mindestens einen Sensor auf, der mit einer Datenverar beitungsanlage verbunden ist, die mit einem Effektor zusammenwirkt. Der Effektor ist dabei ein passives Panzerungselement.

Die DE 10 2016 000 650 A1 offenbart ein Verfahren zur aktiven Abwehr eines Angriffs. Ein dabei verwendetes Wirkmittel kann derart ausgebildet sein, dass eine Vielzahl relativ kleiner Projektile in einem Wirkmittel beschleunigt werden, in dem sich das Angriffsmittel gemäß den Flugbahnen voraussichtlich aufhält. Bei der Wirkladung kann es sich um eine projektilbildende Ladung handeln. Durch Ansprengen einer Scheibe können eine Vielzahl von Fragmenten ge bildet werden. Auch Blast- oder Splitterladungen können genutzt werden.

Nachteilig bei den bekannten Geschossen ist, dass bei vorzeitiger massiver Zerstörung des Geschosses, beispielsweise durch ein aktives Schutzsystem, der programmierte Schutzalgo rithmus wirkungslos ist. Die Geschosse müssen deshalb entsprechend massiv ausgelegt wer den. Massive Geschosse sind jedoch häufig unerwünscht.

Es stellt sich daher die Aufgabe, diesen Nachteil zu beheben.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ein Geschoss betreffend sowie Patentanspruch 1 1 ein Verfahren beinhaltend. Vorteilhafte Ausführungen sind den Un teransprüchen entnehmbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass eine Geschoss erkennt, ob ein Schutzsystem, insbesondere ein aktives Schutzsystem, eines Ziels oder Objekts (gegen das Geschoss) aktiviert worden ist oder nicht. Das kann mittels zumindest einen Sensor erfolgen, der eine Wirkung des aktiven Schutzsystems ermitteln kann. Dazu sind der / die Sensoren im Geschoss vorgesehen, der / die eine (vorzeitige) Wirkung, basierend auf die Wirkung eines aktiven Schutzsystems des Ziels oder Objektes, oder keine (vorzeitige) Wirkung erkennt. Diese Information kann durch intelligente Algorithmen verarbeitet werden.

Unterschieden wird dabei bevorzugt zwischen einer Wirkung des aktiven Schutzsystems des Ziels und einem eigentlichen Zielaufschlag des Geschosses im Ziel. Im Ergebnis dieser Un terscheidung und Auswertung wird zwischen einem ungewollten und einem gewollten Auslö sen der Wirkladung unterschieden. Ein ungewolltes Auslösen ergibt sich, wenn nach der Aus wertung die Wirkung eines aktiven Schutzsystems des Ziels bestimmt wurde und das Ge schoss auf dieses auftreffen wird. Ein gewolltes Auslösen der Wirkladung wird hingegen dann durchgeführt, wenn ein Zielaufschlag des Geschosses im / auf dem Ziel ermittelt wurde. Aktive Schutzsysteme können entgegengeworfene Platten, Splitter etc. sein und sind hinrei chend aus der Praxis bekannt.

Zur Umsetzung der Idee werden des Weiteren in einer Elektronik des Geschosses, speziell in die Software, Algorithmen zur Unterscheidung der Wirkung von aktiven Schutzsystemen ge genüber dem Aufschlag/Einschlag eines Geschosses im Ziel integriert bzw. hinterlegt. Durch diese Abfrage bzw. Prüfung wird bei ausgelöstem aktiven Schutzsystem und dessen Wirkung auf das anfliegende Geschoss die Initiierung der Wirkleistung unterdrückt und erst wenn das Geschoss auf dem Ziel aufgetroffen ist, im Ziel aktiviert. So kann sichergestellt werden, dass die volle Wirkung im Ziel erreicht wird und nicht bereits die Wirkung des aktiven Schutzsystems die Umsetzung der Wirkladung des Geschosses veranlasst. Die Wirkauslösung erfolgt wie vorgesehen erst im Ziel.

Das Geschoss ist mit zumindest einem Sensor ausgestattet, der die Wirkung des aktiven Schutzsystems des Ziels und insbesondere gegenüber dem Geschoss sensieren kann. Dabei sind mehrere Möglichkeiten denkbar. Ein oder mehrere Radarsensoren können hierbei zur Erkennung anfliegender Platten, Projektile oder Splitter dienen. Der oder die Radarsensoren sind auch zur Abstandsmessung (zwischen Geschoss und Ziel) geeignet. Beschleunigungs aufnehmer im Geschoss sind ebenfalls zum Sensieren nutzbar. Auch der Einsatz von ein bzw. mehreren Dehnungsaufnehmern in der Geschossspitze, zumindest aber im vorderen Ge schossaufbau, kann vorgesehen sein. Piezo-Sensoren können zur Impulsmessung genutzt werden. Gleiches trifft für Drucksensoren zu. Diese nicht abschließend aufgezählten Sensoren können einzeln oder auch in Kombination im/am Geschoss eingebaut sein.

Die Messdaten des / der Sensoren werden in einer Auswerteelektronik im Geschoss verarbei tet. Mit Hilfe hinterlegter Algorithmen in der Software der Auswerteelektronik, beispielsweise einem Prozessor, erfolgt eine Entscheidung, ob es sich um die Wirkung eins aktiven Schutzsystems des Ziels handelt oder um den eigentlichen Zielaufschlag im Ziel. Der Prozes sor bzw. die Auswerteelektronik löst dann die erforderlichen bzw. gewünschten Funktionen aus. Da kann Verhinderung der Initiierung oder die Initiierung der Wirkladung sein.

Das Auftreten eines aktiven Schutzsystems ist in der Regel dadurch charakterisiert, dass ein aktives Schutzsystem mit einer Relativgeschwindigkeit einer Bedrohung des Objekts, z.B. ei nem Geschoss, entgegengeworfen wird. Dadurch kommt es zu einer Änderung des Abstandes zwischen der Bedrohung und dem aktiven Schutzsystem. Durch häufiges Messen des Abstan des, z.B. durch einen Radarsensor, kann daher abgefragt werden, inwieweit sich der Abstand zwischen Geschoss und Ziel bzw. einem aktivierten Schutzsystem ändert (= Algorithmus), ob Geschoss und Ziel sich schneller entgegenkommen als geplant (d.h., programmiert). Ein akti ves Schutzsystem (als Ziel) wird dem Geschoss schneller entgegenkommt als das Ziel selbst. Das Messen bzw. die Messzeitspanne kann gleichmäßig oder ungleichmäßig ablaufen. Wer den die vorgegebene Entfernung und die entsprechenden Entfernungsänderungen zum Ziel beibehalten, wird ein Zielaufschlag bestimmt.

Neben der Messung des Abstandes zum Ziel kann auch ein Messen auf das Vorhandensein einer Druckwelle durchgeführt werden. So kann es sein, dass dem aktiven Schutzsystem eine Druckwelle vorausläuft. Fehlt eine derartige Druckwelle vor dem Auftreffen des Geschosses, handelt es sich um den eigentlichen Zielaufschlag (= eigener Algorithmus).

Auch das Vorhandensein von Splittern spricht für die Wirkung eines aktiven Schutzsystems, das dem anfliegenden Geschoss entgegengebracht wird ((= eigener Algorithmus). Diese Split ter können beispielsweise durch einen Radarsensor detektiert werden.

Es werden in den festgelegten intelligenten Algorithmen die Unterschiede zwischen einem ak tiven Schutzsystem (eines Ziel) und einem eigentlichen Zielaufschlag gegenübergestellt und aus diesen dann abgeleitet, ob es sich um ein aktives Schutzsystem oder das eigentliche Ziel handelt.

Bei erkanntem aktiven Schutzsystem wird die ungewollte Umsetzung oder Wirkung des Ge schosses unterdrückt. Das wird durch die Elektronik selbst realisiert. Das Zündsystem wird nicht aktiviert.

Bei einem erkannten Auftreffen auf das Ziel wird hingegen sofort die gewollte Umsetzung ini tiiert. Dazu erhält das Zündsystem ein entsprechendes Signal von der Auswerteelektronik. Das Zündsystem initiiert die Wirkladung. Bei der Wirkladung kann es sich um eine Sprengladung handeln.

Das vorgeschlagene, moderne programmierbare Geschoss, insbesondere Sprenggeschoss, zeichnet sich dadurch aus, dass es mit zumindest einem, bevorzugt mehreren Sensoren aus gestattet ist. Über einen Algorithmus wird die Auslösung der Geschossumsetzung so gesteu ert, dass bei einer Initiierung des aktiven Schutzsystems eines Ziels dessen Wirkung unter drückt wird und erst beim Zielaufschlag des Geschosses auf ein Ziel die Umsetzung erfolgt. D.h., mittels im Geschoss eingebauter Elektronik mit Prozessor kann die Aktivierung der Zün dung nach Auswertung der von den Sensoren eingegangenen Messdaten gesteuert werden. Vergleichende Auswertung der Signale mit Hilfe erstellter Algorithmen ermöglicht die Unter scheidung bzw. Beurteilung der Wirkung eines aktiven Schutzsystems des Ziels vom eigentli chen Ziel selbst. Ein Auslösen der Zündung wird bei erkannter Wirkung eines aktiven Schutzsystems eines Ziels vom Prozessor im Geschoss unterdrückt. Für die Erstellung der Algorithmen können Simulationsrechnungen eingesetzt werden. Die Validierung kann mit Hilfe ermittelter realer Daten erfolgen. Um gegen aktive Schutzmaßnahmen besser agieren zu können, wird ein Geschoss mit zu mindest einem Zündsystem und zumindest einer Wirkladung vorgeschlagen, das zumindest eine Auswerteelektronik und zumindest einen Sensor, bevorzugt mehrere auch unterschiedli che Sensortypen, umfasst. Der zumindest eine Sensor ist mit der zumindest einen Auswer teelektronik funktional verbunden und derart ausgestaltet, dass dieser Sensordaten liefern kann, die in der Auswerteelektronik in Hinblick auf eine Wirkung eines aktiven Schutzsystems eines Ziels oder eines Zielaufschlags des Geschosses ausgewertet werden. Die Auswer teelektronik unterdrückt die Initiierung der Wirkladung im Geschoss bei Erkennen eines aus gelösten aktiven Schutzsystems eines Ziels und dessen Wirkung. Wird hingegen ein Zielauf schlag des Geschosses erkannt, erfolgt durch die Auswerteelektronik die Initiierung der Wirkla dung, die dadurch blitzschnell aktiviert wird.

Anhand eines einfach gestalteten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert wer den.

Es zeigt die einzige Figur 1 ein Geschoss 1 mit wenigstens einem Sensor 2. Der Sensor 2 ist bevorzugt im Geschosskopf 6 angeordnet, kann aber auch im Heckbereich 7 angeordnet sein. Dieser Sensor 2 kann einen Aufschlag des Geschosses 1 bzw. eine Wirkung in der Umgebung des Geschosses 1 sensieren.

Das Geschoss 1 umfasst zumindest eine Auswerteeinheit bzw. Auswerteelektronik 3, bei spielsweise in Form eines Prozessors. In der Auswerteelektronik 3 werden die Signale des zumindest einen Sensors 2 ausgewertet. Im Geschoss 1 sind des Weiteren ein Zündsystem 4 sowie eine Wirkladung 5 angeordnet. Als Wirkladung 5 ist hier ein Sprengstoff vorgesehen.

Mit Hilfe hinterlegter Algorithmen und hinterlegter Vergleichsdaten wird ermittelt, ob es sich bei den Sensordaten um die Wirkung eines aktiven Schutzsystems eines Objektes (nicht näher dargestellt) handelt oder ein eigentlicher Zielaufschlag des Geschosses 1 vorliegt.

Bei dem Sensor 2 kann es sich beispielsweise um einen Radarsensor handeln. Dieser kann beispielsweise in vorgebbaren zeitlichen Abständen den Abstand des Geschosses 1 vom Ziel (nicht weiter dargestellt) messen. Dabei werden diese Abstände in der Auswerteelektronik 3 regelmäßig in einem Algorithmus geprüft.

Ändern sich diese Abstände in ungewohnter Weise schneller als die in Versuchen aufgenom menen und in der Auswerteelektronik 3 hinterlegten Daten, wird ein aktives Schutzsystem des Ziels detektiert. Mit Feststellung einer Wirkung des aktiven Schutzsystems, beispielsweise ei ner Schutzplatte, erfolgt keine Ansteuerung des Zündsystems 4, die Auswerteelektronik 3 un terdrückt ein Auslösen der Zündung. Ändert sich der Abstand zum Ziel wie vorgesehen (programmiert), wird ein Zielaufschlag des Geschosses 1 im Ergebnis der Auswertung ermittelt und das Zündsystem 4 angesteuert. Das Zündsystem 4 initiiert dann die Wirkladung 5.

Der Radarsensor kann auch ein anfliegendes Projektil oder Splitter als aktive Schutzmaß nahme detektieren. Mit Feststellung einer Wirkung des aktiven Schutzsystems erfolgt keine Ansteuerung des Zündsystems 4, die Auswerteeinheit 3 unterdrückt ein Auslösen der Zün dung.

Eine weitere Möglichkeit der Erkennung eines aktiven Schutzsystems auf das anfliegende Ge schoss 1 besteht darin, das Vorhandensein einer Druckwelle, hervorgerufen durch das aktive Schutzsystem, zu bestimmen. Dazu kann beispielsweise ein Drucksensor als Sensor 2 einge setzt werden. Wird eine Druckwelle ermittelt, handelt es sich um ein aktives Schutzsystem des Ziels. Ist hingegen keine Druckwelle vorhanden, wird ein Zielaufschlag detektiert, das Zünd system 4 angesteuert und die Wirkladung 5 initiiert.

Bei Einsatz eines Dehnungsaufnehmers als Sensor 2 wird das Signal durch die auftretende Verformung in einem Algorithmus der Auswerteelektronik 3 ausgewertet. Ermittelt wird mit welcher Wucht das Geschoss 1 auf ein Ziel oder auf ein aktives Schutzsystem auftrifft bzw. welche Kraft auf das Geschoss 1 einwirkt. Besteht das aktive Schutzsystem beispielsweise aus zumindest einer Platte, ist die auf die Geschossspitze bzw. den Geschosskopf 6 des Ge schosses 1 einwirkende Kraft geringer als bei einem Zielaufschlag. Diese Erkenntnis bzw. dieser Unterschied ermöglicht die Ermittlung eines wirksamen aktiven Schutzsystems oder eines wirksamen Zielaufschlags.

Es versteht sich, dass diverse andere bzw. weitere Sensoren 2 genutzt werden können, die dazu bestimmt sind, eine Wirkung eines aktiven Schutzsystems auf das anfliegende Geschoss 1 zu erkennen. Bevorzugt sind mehrere und unterschiedliche bzw. verschiedene Sensoren 2 im Geschoss 1 vorgesehen. Das kann im Geschosskopf 6 und / oder im Heckbereich erfolgen. Dadurch wird eine genauere Detektion eines aktiven Schutzsystems eins Ziels oder eines Ziel aufschlags des Geschosses 1 möglich.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1 . Geschoss (1 ) zumindest mit einem Zündsystem (4) und zumindest einer Wirkladung (5), zumindest eine Auswerteelektronik (3) und zumindest einen Sensor (2), wobei der zumindest eine Sensor (2) mit der zumindest einen Auswerteelektronik (3) derart funk tional verbunden ist, dass der zumindest eine Sensor (2) Sensordaten liefert, wobei die Auswerteelektronik (3) dazu ausgebildet ist, eine Wirkung eines aktiven Schutzsystems eines Ziels auf das anfliegende Geschoss (1 ) oder eines Aufschlags des Geschosses (1 ) im Ziel zu bestimmen.

2. Geschoss (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (2) Umgebungsdaten des Geschosses (1 ) ermittelt, die zur Erkennung der Wir kung eines aktiven Schutzsystems herangezogen werden.

3. Geschoss (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (2) Umgebungsdaten des Geschosses (1 ) ermittelt, die zur Erkennung der Wirkung eines Aufschlags bzw. eines Einschlags des Geschosses (1 ) im Ziel herange zogen werden.

4. Geschoss (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (2) ein Radarsensor, ein Beschleunigungsaufnehmer, ein Deh nungsaufnehmer, ein Piezo-Sensor, ein Drucksensor oder dergleichen ist.

5. Geschoss (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere und ver schiedene Sensoren (2) vorhanden und kombinierbar sind.

6. Geschoss (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (2) im Geschosskopf (6) und im Heckbereich vorgesehen sind.

7. Geschoss (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (3) die Initiierung der Wirkladung des Geschosses (1 ) bei Erkennen eines ausgelösten aktiven Schutzsystems und dessen Wirkung auf das Geschoss (1 ) unterdrückt.

8. Geschoss (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (3) die Initiierung der Wirkladung im Geschoss (1 ) bei Erkennen eines Zielaufschlags des Geschosses (1 ) aktiviert.

9. Geschoss (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkladung ein Sprengstoff ist.

10. Geschoss (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (2) im Geschosskopf (6) angeordnet ist.

1 1 . Geschoss (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (2) im Heckteil angeordnet ist.

12. Verfahren zum Betreiben eines Geschosses (1 ) zumindest mit einem Zündsystem (4) und zumindest einer Wirkladung (5), zumindest eine Auswerteelektronik (3) und zu mindest einen Sensor (2), mit den Schritten:

Messen eines Abstandes zwischen dem Geschoss (1 ) und einem Ziel mittels des zumindest einen Sensors (2) über eine Messzeitspanne,

Auswertung der Messsignale des wenigstens einen Sensors (2) in der Auswer teelektronik (3), wobei

in Auswertung einer Abstandsänderung zwischen dem Geschoss (1 ) und dem Ziel bestimmt wird, ob Geschoss (1 ) und Ziel sich schneller entgegenkommen als ge plant.

13. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Abstand zwi schen dem Geschoss (1 ) und dem Ziel sich schneller ändert als geplant, Rückschlüsse auf das Vorhandensein eines aktiven Schutzsystems zwischen dem Geschoss (1 ) und dem Ziel gezogen werden, wobei die Auswertelektronik (3) das Zündsystem (4) nicht aktiviert und die Wirkladung (5) nicht initiiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich der Abstand zwischen dem Geschoss (1 ) und dem Ziel ändert wie geplant, Rückschlüsse auf das Nichtvorhandensein eines aktiven Schutzsystems zwischen dem Geschoss (1 ) und dem Ziel gezogen werden, wobei die Auswertelektronik (3) das Zündsystem (4) akti viert und die Wirkladung (5) initiiert wird.