Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffensysteme

Abstract

 Das Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffen­systeme verfügt über ein inertiales Referenz- und Navi­gationssystem (1), das an einer höhenrichtbaren Masse der Waffe montiert ist und Daten über Position und Lage des Geschützes sowie die Lage der zu richtenden Waffe, bezogen auf ein erdfestes Koordinatensystem,liefert. Das inertiale Referenz- und Navigationssystem (1) ist vorzugsweise als Strapdown-System verwirklicht und an ein Kommunikationsgerät (2) angeschlossen, das mit einem Bild­schirm (21) und einer Tastatur (31) für den interaktiven Dialog Mensch/Maschine ausgerüstet ist. Der Bildschirm (21) ermöglicht alphanumerische und graphische Darstel­lung. Das Kommunikationsgerät (2) ermöglicht die Erstel­lung, Bearbeitung und formatierte Darstellung von Meldungen. Es enthält Schnittstellen zu einer Funkeinrichtung (7) sowie bei Bedarf zu Tochteranzeigen zur dezentralen Anzeige von Teilinformationen. Rechen- und Speicherkapazität zur Erstel­lung von Feuerkommandos und zur Durchführung der hierzu be­nötigten Ballistikberechnungen ist im Kommunikationsgerät (2) enthalten. Sensoren, beispielsweise zur Erfassung und Berücksichtigung von Werten der Geschoßmündungsgeschwindig­keit, Pulvertemperatur, von Wetterdaten usw. für die Ballis­tikberechnung sind vorgesehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffensysteme, insbesondere für Artillerieeinsatz­mittel.

[0002] Herkömmlicherweise werden die für Geschütze vorgesehenen Feuerstellungen durch den sogenannten Richtkreistrupp vorbe­reitet. Dieser Richtkreistrupp bestimmt die Nordrichtung, markiert die Grundrichtung im Gelände und vermißt die Feuer­stellung. Nach dem Marsch zum Feuerstellungsraum beziehen die einzelnen Geschütze ihre jeweiligen Geschützfeuerstel­lungen in Grundrichtung. Nun wird auf optischem Wege die Nord­richtung vom Richtkreis auf die einzelnen Geschütze übertra­gen. Ferner meldet der Richtkreistrupp die ermittelten Ge­schützpositionen an die Batteriefeuerleitstelle. Dort werden aus weiteren vorgegebenen Angaben Feuerkommandos erstellt und an die Geschütze übermittelt. Die im Feuerkommando enthaltenen Angaben müssen der Geschützbesatzung bekanntgegeben werden, von dieser ausgeführt und vom Geschützführer kontrolliert werden. Die befohlene Position der Waffe (Seitenwinkel und Elevationswinkel) wird von dem oder den Richtkanonieren durch Betätigen des Richtmechanismus unter Aufsicht des Geschütz­führers angerichtet und durch optische Mittel kontrolliert. Die Munitionskanoniere bereiten gemäß den erhaltenen Angaben die Munition vor.

[0003] Nach dem Herstellen der Feuerbereitschaft und ent­sprechender Meldung an die Feuerleitstelle erhalten die Geschütze von dort den Abfeuerbefehl. Beim schnellen Ab­ feuern mehrerer Schüsse auf ein Ziel wird üblicherweise zwischen den Schüssen nicht nachgerichtet, um maximale Feuergeschwindigkeit zu erreichen. Dabei wird eine gerin­gere Treffergenauigkeit inkauf genommen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Richt­zeiten bis zur Herstellung der Feuerbereitschaft wesent­lich zu verkürzen und die Genauigkeit der Waffenausrich­tung bei deutlich verringertem Personalaufwand zu erhöhen.

[0005] Ein erfindungsgemäßes Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffensysteme, insbesondere für Artillerieeinsatz­mittel,weist die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet sowie in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

[0007] Die Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Artillerieeinsatzsystemen durch eine neuartige Feuerleitung aus. Waren bisher zur Herstellung der Feuerbereitschaft von Artilleriewaffen viele Tätigkeiten zur Feststellung der Position, zum Auffinden und Richten der Waffe notwendig, die im allgemeinen über Anzielen mit Optiken, Einspielen von Libellen usw. erledigt wurden, so ergibt sich mit der Erfindung die Möglichkeit, diese Abläufe weitgehend zu automatisieren, so daß sich die Geschützmannschaft auf ihre eigentliche Aufgabe, nämlich die Bedienung des Geschützes konzentrieren kann.

[0008] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein inerti­les Referenz- und Navigationssystem, verwirklicht als Strap­down-System, so am Geschütz montiert, daß alle relevanten Daten wie Position und Lage des Geschützes, Richtung des Rohrs usw. direkt von diesem Inertialsystem geliefert wer­den. Diese Daten laufen in einem Bedien- und Anzeigegerät zusammen, das im folgenden auch als "intelligentes Kommuni­kationsgerät" bezeichnet wird und das gleichzeitig alle weiteren benötigten Informationen zur technischen und tak­tischen Feuerleitung anzeigt. Dieses Kommunikationsgerät ist direkt mit der Feuerleitstelle verbunden.

[0009] Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, jedoch ohne Beschränkung des Erfindungsgedankens erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Systemübersicht über ein Führungs- und Feuerleitsystem für Geschütze mit erfindungs­gemäßen Merkmalen;

Fig. 2 den Systemaufbau eines konkreten Ausführungs­beispiels für ein Führungs- und Feuerleit­system gemäß der Erfindung;

Fig. 3 den Aufbau eines integrierten Bedien- und Anzeigegeräts, des "intelligenten Kommunka­tionsgeräts" im Systemaufbau gemäß der Er­findung und

Fig. 4 bis 7 Beispiele von möglichen Darstellungs­formen von Information auf einem Sichtanzeige­schirm des Kommunikationsgeräts gemäß Fig. 3 im Verlauf einzelner Einsatzphasen eines mit dem erfindungsgemäßen Feuerleitsystem ausgerüsteten Waffensystems.

[0010] Mit dem erfindungsgemäßen Feuerleitsystem 10 ist es möglich, der Geschützbesatzung in allen Einsatzphasen die aktuell be­ nötigten Informationen optisch anzuzeigen sowie Handlungs­abläufe, insbesondere bei der Ermittlung der Geschütz­position und beim Richten der Waffe durch Automatisierung stark zu vereinfachen oder vollständig zu ersetzen. Dadurch wird eine Verkürzung der Zeiten bis zum Erreichen der Wirkungs- bzw. Feuerbereitschaft, eine starke Entlastung der Geschützbesatzung von Routinearbeiten und eine Erhöhung der Treffergenauigkeit bei mehrfachem Abfeuern sowie ein Freiwerden von Personal für andere Aufgaben erreicht.

[0011] Ein inertiales Referenz- und Navigationssystem 1, das am Geschütz montiert ist, liefert Angaben über Posi­tion und Lage des Geschützes sowie über die Lage der Waffe. Ein "intelligentes Kommunikationsgerät" 2 (im folgenden Kommunikationsgerät), dessen Systemaufbau die Fig. 3 zeigt, ermöglicht eine numerische und graphische Darstellung von Information, Verarbeitung, Speicherung und Übertragung von Daten sowie die rasche und sichere Auslösung von Grund­funktionen durch Betätigen von Funktionstasten. Das Kommuni­kationsgerät 2 ist außer mit dem inertialen Referenz- und Navigationssystem 1 iber eine Reihe von Schnittstellen/Modems 24 mit einem oder mehreren Sensoren 3, beispielsweise einem Sensor 25 zur Erfassung der Mündungsgeschwindigkeit eines Geschosses, mit einer oder mehreren Steuerungen 4, beispiels­weise einer Magazinsteuerung 28 sowie mit einer oder mehreren Tochteranzeigen 5, beispielsweise einer Tochteranzeige 5₁ für den Richtkanonier und einer Tochteranzeige 5₂ für einen Munitions­kanonier oder mit einem beliebigen anderen Tochteranzeige­gerät 26 verbunden. Über ein Funkgerät 7 und eine Funkstrecke 6 kann ein gesicherter Datenaustausch im Digitalformat erfolgen. Eine zusätzliche Sprech- oder Datenverbindung kann durch eine Feldkabelverbindung 8 vorgesehen sein. An einem weiteren ex­ternen Anschluß 9 des Kommunikationsgeräts 2 können weitere Einheiten im Bedarfsfall angeschlossen werden. Das Kommuni­kationsgerät besitzt einen unmittelbar in das Gerät inte­grierten Bildschirm 21 und ein Bedienfeld 21 mit Ziffern­eingabetasten 30 und Funktionstasten 32. Die zentrale Recheneinheit (CPU) ist mit Bezugshinweis 23 und eine Stromversorgung mit Bezugshinweis 22 bezeichnet. Das iner­tiale Referenz- und Navigationssystem 1 ist über eine weitere Schnittstelle 27 mit dem Kommunikationsgerät 2 verbunden.

[0012] In der Praxis wird mit dem erfindungsgemäßen Feuerleit­system wie folgt gearbeitet:

[0013] Während des Marsches erhält der Geschützführer laufend Informationen über Position und Lage des Geschützes. Von einer Feuerleitstelle über Funk erhaltene Angaben über die Koordinaten der anzufahrenden Feuerstellung und der dort einzunehmenden Grundrichtung werden automatisch auf dem Bildschirm 21 in einer ersten Sichtbilddarstellung (vgl. Fig. 4) angezeigt, die mit "Anfahren der Feuerstellung" bezeichnet werden kann. Der Geschützführer ist jetzt in der Lage, die befohlene Feuerstellung eigenständig anzufahren. Ein Vorbereiten der Feuerstellung ist nicht mehr erforderlich. Die Schirmbilddarstellung der Fig. 4 zeigt eine mögliche Darstellungsform der Information über Fahrzeug-und Marschziel.

[0014] Nach Beziehen der Feuerstellung steht im Kommunika­tionsgerät 2 die exakte Position des Geschützes sofort zur Verfügung. Nach Betätigen der entsprechenden Funktionstaste 32 wird die Position datengesichert über das Funkgerät 7 an die Feuerleitstelle gesendet. Diese Art der Übertragung ist rascher und sicherer als herkömmliche Verfahren per Sprechfunk. Auf ähnliche einfache Weise lassen sich auch Deckungsangaben der Feuerleitstelle senden.

[0015] Alle bisherigen Tätigkeiten des Richtkreistrupps können entfallen.

[0016] Die zur Herstellung der Wirkungsbereit­schaft benötigte Zeit wird damit drastisch gegenüber her­kömmlichen Verfahren gesenkt.

[0017] Nach Erhalt eines Feuerkommandos werden die empfangenen Daten formatiert und sofort übersichtlich am Bildschirm 21 des Kommunikationsgeräts 2 dargestellt (vgl. Fig. 5). Die Munitionskanoniere erhalten die für sie wichtige Teil­information über eine oder mehrere Tochteranzeigen 5₂ bzw. 26.

[0018] Nach einer weiteren Betätigung einer der Funktions­tasten 32 wird als Richthilfe zur wesentlichen Vereinfachung des Richtvorgangs eine graphische Darstellung mit der Hinweis­angabe "RICHTEN" entsprechend Fig. 6 angezeigt. Soll- und Ist-Lage der Waffe werden gemäß der Erfindung durch einen festen Zielkreis 61 und ein bewegliches Fadenkreuz 62 dargestellt. Zur weiteren einfachen Kontrolle werden Soll- und Ist-Werte von Teilring und Elevation auch numerisch angezeigt. Der Hinweis "RICHTEN" wird beispielsweise solange blinkend dar­gestellt, bis die Ist-Lage der Waffe sich auch in Seite und Elevation innerhalb eines definierten Ablagefensters befindet (z.B. Soll-Lage ± 1⁻). Die Ablesung von Soll- und Ist-Lage der Waffe wird durch eine zweiachsige Skala 63 mit logarith­mischer Teilung auf dem Bildschirm erleichtert. Dazu alterna­tiv kann auch eine umschaltbare Auflösung für die Skalen­anzeige gewählt werden, so daß auf einfache Weise zunächst eine Grobrichtung und anschließend bei erhöhter Skalenauf­lösung (Lupe) eine Feinrichtung der Waffe ermöglicht wird.

[0019] Der automatisch erscheinende Hinweis "RICHTEN" wird, falls zutreffend, auch nach Umschaltung der Anzeige auf die erneute Darstellung des Feuerkommandos (Fig. 5) in die Darstellung eingeblendet, so daß ein Abweichen der Waffe aus der zunächst eingestellten Soll-Lage, z.B. durch Ein­sinken des Trägerfahrzeugs, angezeigt wird und daher ein rasches Nachrichten möglich ist.

[0020] Da das inertiale Referenz- und Navigationssystem 1 alle erforderlichen Werte liefert, ist bei entsprechender Ausrüstung der Richtantriebe über die Steuerungen 4 ein automatisches Richten,ausgelöst wiederum durch Betätigen einer der Funktionstasten 32 ohne weiteres möglich. Dies bedeutet eine weitere Vereinfachung des Richtvorgangs bei weiterem Zeitgewinn. Damit ist auch die Möglichkeit eines vollautomatischen Nachrichtens gegeben, d.h. ohne Auslösung mittels einer Taste, so daß die Treffergenauigkeit weiter erhöht wird bei maximaler Feuergeschwindigkeit und minimalem Zeitaufwand für das Nachrichten.

[0021] Die Meldung der Feuerbereitschaft zur Feuerleitstelle wird über einen Tastendruck am Bedienfeld 1 ausgelöst. Der erhaltene Abfeuerbefehl und ggfs. Count-Down- und/oder Count-Up-Zeiten werden in das auf dem Bildschirm 21 dar­gestellte Feuerkommando (vgl. Fig. 5) eingeblendet; siehe als Beispiel Fig. 7, "F" und Count-Zeit "00". Das Abfeuern und die Abgefeuert-Meldung an die Feuerleitstelle erfolgen wiederum automatisch nach Betätigung entsprechender Funktions­tasten 32 im Bedienfeld 31.

[0022] Da das Kommunikationsgerät 2 über eine ausreichend große Rechen- und Speicherkapazität verfügt, ist auch eine herkömmlicherweise in der Feuerleitstelle vorgenommene Ballistikberechnung im Geschütz selbst möglich. In diesem Fall werden Sensoren 3, angeschlossen über die Schnittstelle 25 zur Messung der Mündungsgeschwindigkeit (V₀) und ggfs. der Pulvertempera­tur eingesetzt. Durch Berücksichtigung der ermittelten Werte bei der Berechnung der Feuerkommandos ergibt sich eine Erhöhung der Trefferwahrscheinlichkeit.

[0023] Das Kommunikationsgerät 2 ist außerdem in der Lage, beispielsweise eine an den Reserveanschluß 9 ange­schlossene elektrische Zünderstellmaschine zu steuern. Über die Schnittstelle 28 kann die Steuerung 4 für eine Magazinsteuerung erfolgen.

[0024] Als inertiales Referenz- und Navigationssystem 1 kann eine analytische Plattform (Strapdown-System) ein­gesetzt werden, die an der höhenrichtbaren Masse der Waffe montiert ist und bezogen auf ein erdfestes Koordi­natensystem Position und Lage des Geschützes sowie Lage der zu richtenden Waffe liefert.

Ansprüche

1. Feuerleitsystem für indirekt richtbare Waffen­systeme, insbesondere für Artillerieeinsatzmittel,
gekennzeichnet durch
- ein an einer höhenrichtbaren Masse auf der auf einem Träger gelagerten Waffe fixiertes inertiales Lagereferenz- und Navigationsgerät (1), das bezo­gen auf ein festgelegtes Koordinatensystem Daten über Position und Lage des Trägergeräts sowie der Lage der Waffe über eine Schnittstelle (27) in Digitalformat an
- ein integriertes, mit einer Bedien- und Befehls­eingabetastatur (30, 32) und einem Bildschirm (21) versehenes Kommunikationsgerät (2) liefert, das über Kommunikationsschnittstellen (25 bis 28, 7) verfügt, über welche der Datenverkehr zu einer Führungs- oder Feuerleitstelle erfolgt.

2. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das inertiale Referenz- und Navigationssystem (1) ein Strap­down-System ist.

3. Feuerleitsystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das inertiale Referenz- und Navigationssystem (1) durch einen elektrischen Weggeber gestützt ist und daß zur Bestimmung der relativen Winkel zwischen der Waffe und dem Trägerfahr­zeug je ein Winkelgeber für Seiten- und Elevationswinkel vorhanden ist.

4. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationssystem (2) zur gleichzeitigen Darstellung alphanumerischer und graphischer Information auf dem zugeordneten Bildschirm (21) eingerichtet ist.

5. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) mit Funktionstasten (32) zur Um­schaltung zwischen wenigstens zwei Betriebsarten einge­richtet ist, von denen sich die eine auf die Sichtdar­stellung von Befehls- und Positionsdaten (Fig. 4 und 5) beim Datenaustausch mit der Feuerleitstelle und die andere auf die gleichzeitige Sichtdarstellung der Soll- und Ist-­Position (Fig. 6) der auszurichtenden Waffe beziehen.

6. Feuerleitsystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) auf eine weitere Betriebsart um­schaltbar ist, die zur Bedienung des inertialen Referenz- und Navigationssystems (1) und zur Anzeige der Navigations­daten dient.

7. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) über einzelne der Schnittstellen (25) mit Sensoren zur Messung der Mündungsgeschwindigkeit (V₀) eines Geschosses und/oder Sensoren (3) zur Erfassung der Pulvertemperatur verbunden ist und/oder mit Mitteln zur Ballistikberechnung zur Erstellung von Feuerkommandos unter Berücksichtigung der dazu notwendigen Daten (z.B. Wettermeldungen) ausgerüstet ist.

8. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) über eine weitere Schnittstelle eine Geschoßzünder-Einstellvorrichtung steuert und/oder eine Magazinsteuerung (4) betätigt.

9. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) über entsprechende Schnittstellen (26) mit einem oder mehreren Tochteranzeigegeräten (5; 5₁, 5₂) verbunden ist.

10. Feuerleitsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) zur Sichtdarstellung der Ist- und der Soll-Position der Waffe auf dem zugeordneten Bildschirm mit Mitteln zur Einblendung einer zweiachsigen Richtskala (63) der Soll-Position der Waffe (61) und der momentanen Ist-Position der Waffe (62) jeweils für Seite und Elevation ausgerüstet ist.

11. Feuerleitsystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) Mittel zur Einblendung einer zwei­achsigen Skala (63) mit logarithmischer Skalenteilung auf dem Bildschirm (21) aufweist, und daß die Soll- und die Ist-­Position der Waffe durch unterschiedliche Sichtelemente wie Kreis und Fadenkreuz darstellbar sind.

12. Feuerleitsystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) Mittel zur Einblendung einer zwei­achsigen Skala mit umschaltbarer Auflösung für Grob- und Feinrichten der Waffe aufweist.

13. Feuerleitsystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät mit Mitteln zur Einblendung einer Hinweisanzeige (RICHTEN) auf dem Bildschirm (21) versehen ist, solange die Soll- und die Ist-Position der Waffe in wenigstens einer Achse noch um mehr als einen vorgegebenen Toleranzbereich auseinanderliegen.

14. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) mit Schnittstellen als Soll­wertgeber für die Richtantriebe der Waffe ausgerüstet ist.

15. Feuerleitsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationsgerät (2) mit Schutzmitteln zur elektrischen Abfeuerung der Waffe und zur automati­schen Meldung der Schußabgabe versehen ist.

Zeichnung