Verfahren zum Zünden eines Geschosses G in der Nähe eines Zieles Z

Abstract

 Wenn ein Geschoss G in der Nähe eines Zieles Z gezündet wird, dann fliegen die Splitter S des Geschosses G in einer bestimmten Richtung gegen das Ziel Z. Damit möglichst viele Splitter S gegen das Ziel Z fliegen, muss das Geschoss G bei einem geeigneten Winkel, dem sogenannten Zündwinkel ZW zur Detonation gebracht werden. Dieser Zündwinkel ZW ist von der Begegnungsgeschwindigkeit VB von Geschoss G und Ziel Z abhängig. Erfindungsgemäss wird diese Begegnungsgeschwindigkeit VBg und der Quotient

durch ein Feuerleitgerät berech net und in einem Gerät DS zur Bestimmung der Begegnungsgeschw Bdigkeit VB gespeichert. Mit diesem, im Geschoss (G) befindlichen Gerät DS, wird die Begegnungsgeschwindigkeit VB bestimmt, der Quotient

gerechnet und mit dem gespeicherten Wert

verglichen. Die Zündung erfolgt, sobald der Quotient aus Lichtgeschwindigkeit c und Näherungsgeschwindigkeit VB den gespeicherten Wert

erreicht und überschreitet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zünden eines Geschosses G in der Nähe eines Zieles Z, mit einem im Geschoss G befindlichen Gerät DS zur Bestimmung der Begegnungsgeschwindigkeit VB von Geschoss G und Ziel Z.

[0002] Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (siehe DE-A-25 27 368) wird der Zündwinkel ZW (Fig.1) des Sensors eines Annäherungszünders in Abhängigkeit der Begegnungsgeschwindigkeit zwischen Geschoss und Ziel eingestellt, wobei die Hauptwirkungsrichtung der Splitter des Geschosses berücksichtigt wird.

[0003] Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass ausser dem erwähnten Gerät zur Bestimmung der Begegnungsgeschwindigkeit noch ein Sensor zum Zünden unter dem gewünschten Zündwinkel im Geschoss eingebaut sein muss.

[0004] Solche Sensoren für Annäherungszünder, die bei dem gewünschten Zündwinkel ansprechen, sind bekannt (siehe US-A 3,046,892 und US-A 3,242,339).

[0005] Diese bekannten Sensoren haben jedoch den Nachteil, dass sie von der Begegnungsgeschwindigkeit von Geschoss und Ziel unabhängig sind. Der Zündwinkel ZW wird meist fix eingestellt. Dies führt dazu, dass die Splitter am Ziel vorbeifliegen.

[0006] Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, welche in der Lage ist, das Geschoss genau bei dem gewünschten Zündwinkel zu zünden, wobei die Begegnungsgeschwindigkeit genau, d.h. unter Beachtung aller Faktoren berücksichtigt wird und die "Ablage D" zwischen Geschoss und Ziel nicht berücksichtigt werden muss.

[0007] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mit einem ortsfesten Feuerleitgerät die Begegnungsgeschwindigkeit VBg von Geschoss und Zie! nach der Flugzeit T der Granate so bestimmt wird, dass die Splitter das Ziel treffen. Der Wert

wird während dem Abschuss der Granate G neben der Flugzeit T in den Zünder digital eingelesen und gespeichert.

c - Lichtgeschwindigkeit,

VBg - Begegnungsgeschwindigkeit, bei der die Splitter das Ziel treffen,

f0-Sendefrequenz des Zünders,

fD-Doppler-Frequenz.

Nach T - t Sekunden wird der Annäherungssensor eingeschaltet.

T-Flugzeit der Granate bis zur Zielkollision,

t-Vorhaltezeit.

[0008] Diese Massnahme hat den Zweck, den Zünder gegenüber elektromagnetischen Störquellen unempfindlich zu machen.

[0009] Der Zünder misst nun die auftretenden Doppler-Frequenzen fD1 und vergleicht das Verhältnis

mit dem vorgängig vom Feuerleitradar bestimmten Wert



erfolgt die Zündung.

[0010] Da die Zielablage D vom Feuerleitrechner nur geschätzt werden kann, muss der Zündwinkel ZW unabhängig von D sein.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Zünden eines Geschosses ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben.

[0012] Es zeigt:

Fig.1 eine schematische Darstellung von Geschoss und Ziel im Zeitpunkt der Zündung, unter der Annahme, dass die Flugbahnen von Geschoss und Ziel parallel zueinander sind.

Fig.2 ein Vektordiagramm mit den Geschwindigkeiten von Geschoss, Ziel und Splittern.

Fig.3 dasselbe wie Fig.1, unter der Annahme, dass die Flugbahnen von Geschoss und Ziel schräg zueinander sind, sich aber in einer Ebene befinden.

Fig.4 dasselbe wie Fig.1, unter der Annahme, dass die Flugbahnen von Geschoss und Ziel windschief zueinander sind.

Fig.5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Zünden des Geschosses.

[0013] Gemäss Fig.1, 3 und 4 bewegt sich ein Geschoss G auf einer Flugbahn A und ein Ziel Z bewegt sich auf einer Flugbahn B, wobei gemäss Fig.1 die Flugbahnen A und B parallel zueinander sind, gemäss Fig.3 sich im Punkte E schneiden und gemäss Fig.4 windschief zueinander sind. Gemäss Fig.1 ist der Abstand D der beiden Flugbahnen A und B konstant und wird als Ablage D bezeichnet.

[0014] Um diese Ablage D verfehlt das Geschoss G das Ziel Z. Gemäss Fig.3 müsste das Geschoss G auf der Flugbahn A' fliegen, um mit dem Ziel Z zu kollidieren. Die Ablage der Flugbahn A beträgt somit ebenfalls D. Gemäss Fig.4 entspricht die Ablage D dem kürzesten Abstand zwischen den Flugbahnen A und B des Geschosses G, bezw. des Zieles Z. Werden durch die beiden Flugbahnen A und B zwei zueinander parallel gedachte Ebenen gelegt, so haben diese den Abstand D voneinander.

[0015] Beim Zünden des Geschosses G fliegen die Splitter S mit einer Geschwindigkeit VS in Richtung des Splitterabgangwinkels SW gegen das Ziel Z. Dieser Winkel SW ist von der Geschwindigkeit VG des Geschosses G und von der mittleren radialen Geschwindigkeit VR der Splitter S abhängig. Gemäss Fig.1 ist

[0016] Damit die Splitter S des Geschosses G das Ziel Z erreichen, muss das Geschoss G beim Zündwinkel ZW gezündet werden. Dieser Winkel ZW wird durch die Flugbahn A und die Gerade GZ zwischen Geschoss G und Ziel Z gebildet.

[0017] Gemäss Fig.2 ist dieser Zündwinkel ZW von der Zielgeschwindigkeit VZ, von der Geschossgeschwindigkeit VG und von der mittleren radialen Splittergeschwindigkeit VR abhängig und zwar ist

[0018] Somit ist dieser Zündwinkel ZW von der Ablage D des Geschosses G gegenüber dem Ziel Z unabhängig.

[0019] Gemäss Fig.1 beträgt die Begegnungsgeschwindigkeit VB₁ zwischen Geschoss G und Ziel Z :

Andererseits ergibt sich der Zündwinkel ZW aus Fig.2:

Daraus ergibt sich die Begegnungsgeschwindigkeit VB, :

Gemäss Fig.3 beträgt die Begegnungsgeschwindigkeit VB₂: VB₂ = VG cos ZW + VZ cos (FW + ZW) (Gleichung 2). Gemäss Fig.3 lässt sich der Zündwinkel ZW bestimmen :

daraus ergibt sich die Begegnungsgeschwindigkeit VB₂:

Gemäss Fig.4 beträgt die Begegnungsgeschwindigkeit VB₃: VB₃ = VZ cos AW + VG cos ZW (Gleichung 3).

[0020] Gemäss Fig.4 lässt sich der Zündwinkel ZW bestimmen:

Ferner lässt sich der Winkel AW zwischen der Zielflugbahn B und der Geraden ZG zwischen Geschoss G und Ziel Z bestimmen :

[0021] Gemäss Fig.5 befindet sich im Geschoss G ein Doppler-Sensor DS, der ein Radarsignal mit der Frequenz f0 ausstrahlt und ein vom Ziel Z reflektiertes Signal mit der Frequenz f0 + fD empfängt. Dieser Doppler-Sensor DS besitzt eine Sende - Empfangs - Antenne SE, die mit einem Mischer M verbunden ist. An diesem Mischer M ist einerseits ein Oszillator OZ und andererseits ein Tiefpass TP angeschlossen. Der Oszillator OZ ist über einen Teiler T an einem Zähler 2 angeschlossen und der Tiefpass TP ist über einen Verstärker V und einen Komparator K ebenfalls an den Zähler 2 angeschlossen. Ferner ist ein digitaler Komparator 3 vorhanden, an den einerseits der Zähler 2 und andererseits ein Speicher 1 angeschlossen sind. Dieser digitale Komparator 3 gibt ein Zündsignal ZS ab, sobald der Quotient _2VB einen gegebenen, zuvor gemessenen Wert fD1 überschreitet. Mit diesem Dopplersensor wird nun die Begegnungsgeschwindigkeit

[0022] 

gemessen, und der Quotient

gerechnet.

[0023] Andererseits wird von einem Feuerleitgerät die Begegnungsgeschwindigkeit VBg und der Zündwinkel ZW so bestimmt, dass unter Berücksichtigung:

a) der Zielgeschwindigkeit VZ nach T Sekunden,

b) der radialen Splittergeschwindigkeit VR,

c) der Geschossgeschwindigkeit VG nach T Sekunden,

d) dem Winkel FW (zwischen Flugbahnen A + B),

die Splitter der Granate das Ziel treffen. Hierzu wird das Verhältnis

berechnet und

während dem Abschuss der Granate in den Zünder übertragen.

[0024] Gemäss Fig.1, 3 und 4 ändert sich der Zündwinkel ZW und somit auch der Wert cosZW bezw. sinZW, sobald der Abstand zwischen Ziel Z und Geschoss G nicht viel grösser ist, als die Ablage D zwischen den Flugbahnen A und D. Aus den obigen Gleichungen, insbesondere den Gleichungen 1, 2 und 3, ist ersichtlich, dass der Zündwinkel ZW von der Begegnungsgeschwindigkeit VB abhängig ist. Somit ermöglicht der Vergleich der Begegnungsgeschwindigkeiten mit Hilfe des Komparators 3 die Zündung bei einem gegebenen Zündwinkel ZW.

[0025] Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Beim Abschuss eines Geschosses G wird einerseits die Abschussgeschwindigkeit VGO des Geschosses G und andererseits die Geschwindigkeit VZ des Zieles mit Hilfe eines Feuerleitgerätes bekannter Bauart bestimmt. Aus diesen beiden Werten lässt sich die Begegnungsgeschwindigkeit VBg von Geschoss G und Ziel Z berechnen. Dieser berechnete Wert wird im Speicher 1 gespeichert, zum Beispiel in der Form

wobei f0 die Oszillatorfrequenz darstellt, K einen Teilungsfaktor bedeutet und fD1 die Frequenz ist, des vom Ziel Z reflektierten Signales relativ zum Geschoss G.

[0026] Sobald der Dopplersensor DS des fliegenden Geschosses G eingeschaltet wird, sendet er einen Strahl von der Frequenz f0 aus. Der vom Ziel reflektierte Strahl hat die Frequenz f0 + fD. Dieser Wert gelangt -über den Tiefpass TP, den Verstärker V und den Komparator K zum Zähler 2. Vom Zähler 2

an den digitalen Komparator 3 weitergeleitet. Gleichzeitig wird der im Speicher 1 gespeicherte Wert _2VBg_K ebenfalls an den digitalen Komparator 3 geleitet. Im Komparator 3 werden die beiden Werte verglichen. Sobald die beiden Werte gleich sind, wird ein Zündsignal ZS erzeugt und das Geschoss G gezündet.

[0027] Gemäss Fig.1 fliegen Geschoss G und Ziel Z auf parallelen Flugbahnen A und B aufeinander zu, wobei sich diese beiden Flugbahnen A und B im Abstand D voneinander befinden. Je mehr sich Geschoss G und Ziel Z einander annähern, um so grösser wird der Winkel ZW zwischen Geschossbahn A und der Geraden GZ zwischen Geschoss G und Ziel Z. Sobald dieser Winkel ZW den gewünschten Wert, d.h. den Zündwinkel ZW erreicht hat, soll das Geschoss gezündet werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Zünden eines Geschosses (G) in der Nähe eines Zieles (Z), mit einem im Geschoss befindlichen Gerät (DS) zur Bestimmung der Begegnungsgeschwindigkeit (VZ + VG) von Geschoss (G) und Ziel (Z), dadurch gekennzeichnet, dass mit einem ortsfesten Feuerleitgerät die Begegnungsgeschwindigkeit (VBg) von Geschoss (G) und Ziel (Z) beim Abschuss so bestimmt, dass die Splitter das Ziel treffen, und im genannten Gerät (DS) der Quotient

gespeichert wird, dass mit dem im Geschoss (G) befindlichen Gerät (DS) die Begegnungsgeschwindigkeit (VB) bestimmt, der Quotient

berechnet und mit dem gespeicherten Wert

verglichen wird, und dass die Zündung erfolgt, sobald die Begegnungsgeschwindigkeit (VB) den gespeicherten Wert (VBg) erreicht und übersteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschoss (G) bei einem vorgegebenen Zündwinkel (ZW) gezündet wird, gemäss der Gleichung:

falls die Flugbahn (A) des Geschosses (G) parallel zur Flugbahn (B) des Zieles ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschoss (G) bei einem vorgegebenen Zündwinkel (ZW) gezündet wird, gemäss der Gleichung :

Hier ist:

VR die mittlere Radialgeschwindigkeit der Splitter S,

VZ die Zielgeschwindigkeit,

VG die Geschossgeschwindigkeit.

FW der Winkel zwischen den Flugbahnen A und B von Geschoss (G) und Ziel (Z),

falls die Flugbahn (A) des Geschosses (G) schräg zur Flugbahn (B) des Zieles (Z) gerichtet ist und sich mit dieser in einer Ebene befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschoss (G)bei einem vorgegebenen Zündwinkel (ZW) gezündet wird, gemäss der Gleichung :

falls die Flugbahn (A) des Geschosses (G) windschief zur Flugbahn (B) des Zieles (Z) gerichtet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das sich im Geschoss (G) befindliche Gerät (DS) ein Doppler-Sensor ist, der folgende Elemente enthält : - einen Speicher (1), in dem der Quotient aus der Lichtgeschwindigkeit (C) und der doppelten Begegnungsgeschwindigkeit

gespeichert ist,

- einen Zähler (2), der das Verhältnis

laufend bestimmt, und

- einen Komparator (3), der das berechnete Verhältnis

mit dem laufend bestimmten Verhältnis

vergleicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dopplersensor erst nach T-t Sekunden eingeschaltet wird (kurz vor dem Ziel); dadurch wird das Geschoss schlecht störbar.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht erreichtem Zündwinkel ZW das Geschoss sich nach T Sekunden zerlegt (in unmittelbarer Zielnähe).

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient

gemessen und verglichen wird, hiemit detonieren alle Zünder an derselben Stelle, unabhängig von der Streuung der Sendefrequenz f0.

Zeichnung