Die Erfindung geht von einem Verfahren und einer Notrichtsteuereinheit zum Betreiben eines Notrichtsystems für eine Geschützvorrichtung, einer Geschützvorrichtung und von einem Fahrzeug nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Ein Hauptantrieb von Geschütztürmen wird in militärischen Fahrzeugen elektrisch oder hydraulisch betrieben. Dabei wird die Waffe auf ein Sichtgerät nachgeführt und somit sichergestellt, dass der Feuerleitrechner den Aufsatz und Vorhaltwinkel so einstellt, dass das Ziel getroffen wird. Dabei bleibt das Sichtgerät stabilisiert auf dem Ziel ausgerichtet und die Hauptantriebe führen die Waffen entsprechend nach.
Das Dokument
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Notrichtsteuereinheit zum Betreiben eines Notrichtsystems für eine Geschützvorrichtung, eine verbesserte Geschützvorrichtung, ein verbessertes Fahrzeug sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine Möglichkeit vorgestellt, um eine Zeitdauer zum Ausrichten einer Geschützeinheit unter Verwendung eines Notrichtsystems zu verringern.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Notrichtsystems für eine Geschützvorrichtung mit zumindest einer Notrichtantriebseinheit und einer mit der Notrichtantriebseinheit verbundenen Geschützeinheit für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Notrichtsystem zumindest bei einem Ausfall eines Hauptrichtsystems der Geschützvorrichtung betrieben wird. Das Verfahren umfasst dazu einen Schritt des Bereitstellens eines Aktivierungssignals an eine Schnittstelle zu einer Notrichtaktivierungseinheit, wobei das Aktivierungssignal ausgebildet ist, um das Notrichtsystem zu aktivieren. In einem Schritt des Einlesens wird ein Sollsignal über eine Schnittstelle zu einer Erfassungseinrichtung bzw. Feuerleitrechner eingelesen, um aus dem Sollsignal ein Ausrichtsignal zu generieren, wobei das Ausrichtsignal der zumindest einen Notrichtantriebseinheit eine Sollposition für eine Bewegung der Geschützvorrichtung oder einer Waffe vorgibt. Auch umfasst das Verfahren einen Schritt des Ausgebens mindestens eines Ausrichtsignals zum Ausrichten der zumindest einen Notrichtantriebseinheit nach dem Schritt des Einlesens, um die Geschützeinheit zumindest während des Ausfalls des Hauptrichtsystems mit der durch das Ausrichtsignal repräsentierten Sollgeschwindigkeit und/oder dem Sollmoment auszurichten. Außerdem kann das Verfahren einen Schritt des Ausgebens mindestens eines Freigabesignals zur Freigabe eines Schusses nach dem Schritt des Einlesens umfassen, um eine Schussabgabe auf das Ziel sicher zu ermöglichen.
Die Geschützvorrichtung kann beispielsweise für militärische Fahrzeuge, beispielsweise Panzer, eingesetzt werden. Das Notrichtsystem kann beispielsweise automatisiert durchgeführt werden, sodass beispielsweise ein Eingriff durch einen Nutzer keine Voraussetzung für eine Funktionalität des Notrichtsystems ist. Die Notrichtantriebseinheit kann beispielsweise als ein Motor ausgeformt sein, der ausgebildet sein kann, um eine Geschützeinheit der Geschützvorrichtung zu bewegen. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise als ein Sichtgerät ausgeformt sein, das ausgebildet sein kann, um beispielsweise ein Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Die Richtposition kann beispielsweise eine Position sein, auf welche die Geschützeinheit zielen soll. Vorteilhafterweise kann durch den hier vorgestellten Ansatz ein erfasstes Ziel durchgehend unter Verwendung mindestens eines Sichtgeräts selbst dann im Blick behalten werden, wenn das Hauptrichtsystem ausfällt.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Empfangens eines Änderungssignals vor dem Schritt des Ausgebens umfassen, wobei das Änderungssignal eine Änderung der Richtposition durch einen Nutzer repräsentieren kann. Weiterhin kann im Schritt des Ausgebens das Änderungssignals an die Geschützeinheit ausgegeben werden, um die Geschützeinheit zumindest während des Ausfalls des Hauptrichtsystems auf die durch das Änderungssignal veränderte Richtposition auszurichten. Speziell kann dabei eine Ausrichtung der Geschützeinheit mit der durch das Ausrichtsignal repräsentierten Sollgeschwindigkeit und/oder dem Sollmoment unterdrückt werden, wenn eine von einem Nutzer getätigte Änderung der Richtposition erkannt wurde. Das Änderungssignal kann beispielsweise einen durch den Nutzer manuell erfolgten Eingriff repräsentieren. Vorteilhafterweise kann ein manueller Eingriff höher priorisiert werden als eine automatisch erfasste Richtposition.
Im Schritt des Bereitstellens des Aktivierungssignals kann die zumindest eine Notrichtelektronik ansprechend auf das Aktivieren des Notrichtsystems mit einem Versorgungsnetz elektrisch verbunden werden. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Schaden durch beispielsweise einen nuklearen Impuls vermieden werden, der beispielsweise aktive Versorgungsnetze beschädigen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Schritt des Bereitstellens des Freigabesignals ausgeführt werden, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Vorteilhafterweise wird ein Zielen und beispielsweise ein Stabilisieren der Geschützeinheit während eines Schusses verbessert. Die Geschützeinheit kann beispielsweise einen Turm und eine Waffe umfassen.
Im Schritt des Bereitstellens des Aktivierungssignals kann das Aktivierungssignal ansprechend auf ein den Ausfall des Hauptrichtsystems repräsentierenden Ausfallsignal bereitgestellt werden.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Notrichtsteuereinheit, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Notrichtsteuereinheit zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Notrichtsteuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Weiterhin wird eine Geschützvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Geschützvorrichtung eine Geschützeinheit, zumindest eine mit der Geschützeinheit verbundene Notrichtantriebseinheit und eine Notrichtsteuereinheit in einer zuvor genannten Variante zum Ansteuern der Notrichtantriebseinheit und der Geschützeinheit vorgestellt.
Die Geschützvorrichtung kann beispielsweise im Kriegsfall eingesetzt werden. Die Geschützeinheit kann beispielsweise eine Waffe und/oder einen Geschützturm aufweisen, wobei die Waffe beweglich auf dem Turm bzw. Geschützturm angeordnet ist. Die Notrichtantriebseinheit kann beispielsweise mindestens einen Motor aufweisen, der ausgebildet ist, um die Waffe bzw. den Geschützturm zu bewegen.
Ferner wird Fahrzeug mit einer Geschützvorrichtung vorgestellt, wie sie hier vorgestellt wurde.
Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein militärisches Fahrzeug, beispielsweise als ein Panzer ausgeformt sein.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine "und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Ein solches militärisches Fahrzeug 100 weist in der Regel ein Hauptrichtsystem auf sowie ein Notrichtsystem, welches dann greift, wenn das Hauptrichtsystem ausfällt. Dadurch wird erreicht, dass die Geschützvorrichtung 105 zu jeder Zeit einsatzbereit ist.
Der Hauptantrieb von Geschütztürmen, die hier als Geschützvorrichtung 105 bezeichnet wird, wird in militärischen Fahrzeugen 100 elektrisch oder hydraulisch betrieben. Dabei wird die Waffe 130 auf ein Sichtgerät, das hier als Erfassungseinrichtung 125 bezeichnet ist, nachgeführt und somit sichergestellt, dass ein Feuerleitrechner den Aufsatz und Vorhaltwinkel derart einstellt, dass ein anvisiertes Ziel getroffen wird. Dabei bleibt die Erfassungseinrichtung 125 stabilisiert auf dem Ziel ausgerichtet und die Hauptantriebe führen die Waffe 130 und die Geschützeinheit 110 entsprechend nach. Kommt es beispielsweise zu einem Ausfall eines oder beider Hauptantriebe, verfügt die Geschützvorrichtung 105 über eine Notrichtantriebseinheit 115. Diese wird entweder mechanisch von Richtschützen über eine manuelle Notrichtsteuereinheit 135 aktiviert und bedient oder sie wird elektrisch angesteuert und über eine unabhängige Notrichtsteuereinheit aktiviert. Diese Notrichtantriebseinheit 115 soll unter allen Bedingungen funktionsbereit sein. Auch ein nuklearer Impuls soll nicht zu einer Zerstörung des Notrichtsystems führen.
Mit Einführung von unbemannten Türmen und ferngesteuerten Lafetten ist es jedoch nicht möglich, mechanische Notrichtantriebe in die Geschützvorrichtung 105 zu integrieren. Aus diesem Grund werden in modernen Systemen elektrische Notrichtantriebe verbaut. Diese sind üblicherweise zum Schutz vor einem nuklearen Impuls immer von einem Versorgungsnetz getrennt, wenn sie gerade nicht verwendet werden. Fällt der Hauptantrieb durch einen Fehlerfall oder durch einen nuklearen Impuls teileweise oder komplett aus, so kann mit dem Aktivieren der Notrichtantriebseinheit die Waffe noch immer gerichtet und Ziele bekämpft werden.
Daher wird durch den hier vorgestellten Ansatz eine Möglichkeit vorgestellt und beschrieben, um bei einem aktiven Notrichtantrieb die Waffe 130 und die Geschützeinheit 110 weiterhin auf die Erfassungseinrichtung 125 nachzuführen.
Genauer gesagt wird ein elektrisches Notrichtantriebssystem beschrieben, das einen Betriebszustand beherrscht, der es erlaubt, die Waffe 130 mit der Notrichtantriebseinheit 115 der Erfassungseinrichtung 125 nachzuführen. Hierzu verfügt die elektrische Notrichtantriebseinheit 115 über zwei Wege, auf welche sie aktiviert werken kann. Beide Wege führen erst bei Bedarf zu einer Versorgung einer Notrichtantriebseinheit, um einem Schaden durch einen nuklearen Impuls vorzubeugen. In einem ersten Weg wird die Elektronik über die manuelle Notrichtsteuereinheit 135 erst dann aktiviert, wenn der Richtschütze einen Schalter oder den Notrichtgriff der manuelle Notrichtsteuereinheit 135 betätigt. Der zweite Weg beschreibt, dass eine übergeordnete Notrichtsteuereinheit über einen weiteren Eingang ohne einen Bediener die Notrichtantriebseinheit einschalten kann.
Der erste Fall beschreibt den altbewährten Notrichtbetrieb, bei dem die Erfassungseinrichtung 125 der Waffe 130 folgt. Hierdurch verliert man jedoch die stabilisierte Sicht auf das Ziel. Im zweiten Fall jedoch ist es möglich, bei einem Ausfall der Hauptrichtantriebe und/oder Elektroniken weiterhin mit der Erfassungseinrichtung 125 auf dem Ziel zu bleiben. Hierzu wird die Notrichtelektronik durch die Notrichtsteuereinheit wie ein Hauptrichtsystem oder dem Feuerleitrechner 401 eingeschaltet. Anschließend wird eine Kommunikation aufgebaut und der Notrichtantriebseinheit 115 kann derart angesteuert werden, dass die Waffe 130 der Erfassungseinrichtung 125 folgt. Für den Richtschützen ändert sich nichts im Vergleich zur Bedienung der Geschützvorrichtung 105 mit vollfunktionsfähigen Richtantrieben. Er kann mit allen Sichtgeräten der Erfassungseinrichtung 125 auch in der Fahrt aufklären und Ziele anvisieren. Zum Bekämpfen soll jetzt lediglich das Fahrzeug 100 kurz angehalten werden, weil die Notrichtantriebe nicht genügend Leistung für eine Stabilisierung der Waffe in der Fahrt haben. Ist das Fahrzeug 100 stehen geblieben, läuft die Waffe 130 mit Hilfe der Notrichtantriebseinheit auf die Erfassungseinrichtung 125 ein und es kann unmittelbar ein Schuss auf das Ziel erfolgen.
Da das Notrichten auch in der Fahrt aktiv ist, verkürzt sich die Zeit bis zum Einlaufen auf die Erfassungseinrichtung 125, weil schon während der Fahrt die Waffe 130 immer in Richtung Erfassungseinrichtung 125 gerichtet wird. Durch diesen Ansatz zur Einbindung eines elektrischen Notrichtantriebes ist es möglich, bei Ausfällen des Hauptrichtantriebes das Ziel durchgehend mit der Erfassungseinrichtung 125 im Blick zu behalten und die Standzeiten, die man zum Anrichten auf das Ziel mit Hilfe des Notrichtantriebes braucht, auf ein Minimum zu reduzieren. Sollte ein manueller Eingriff des Richtschützen notwendig sein, kann jederzeit mit Hilfe einer manuellen Notrichtsteuereinheit 135 das Nachführen auf die Erfassungseinrichtung 125 unterbunden werden. Hierdurch kann der Richtschütze in Zusammenarbeit mit dem Fahrer die Waffe 130 schon in grobe Ausrichtung bringen, bevor die Waffe 130 endgültig auf die Erfassungseinrichtung 125 einläuft. Die Bedienung über den manuellen Notrichtsteuereinheit 135 hat somit immer höchste Priorität und stellt sicher, dass der Richtschütze auch in anderen Fehlerfällen immer auf eine sichere Notrichtfunktion zugreifen kann.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Aktivierungssignal im Schritt 205 des Bereitstellens ansprechend auf ein den Ausfall des Hauptrichtsystems repräsentierendes Ausfallsignal bereitgestellt. Weiterhin optional wird die Notrichtantriebseinheit im Schritt 205 des Bereitstellens mit einem Versorgungsnetz ansprechend auf das Aktivieren des Notrichtsystems elektrisch verbunden. Dadurch wird beispielsweise sichergestellt, dass die Geschützvorrichtung einsatzbereit bleibt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 220 des Einlesens eines Änderungssignals vor dem Schritt 215 des Ausgebens. Das Änderungssignal repräsentiert dabei eine Änderung des Sollsignals durch einen Nutzer, der beispielsweise den Notrichtgriff der manuellen Notrichtsteuereinheit des Fahrzeugs betätigt. Das bedeutet, dass die Änderung lediglich optional manuell initiiert wird.
Das Ausrichtsignal wird dabei unter Verwendung des Änderungssignals ausgegeben, um die Geschützeinheit zumindest während des Ausfalls des Hauptrichtsystems mit der durch das Änderungssignal veränderten Geschwindigkeit der Waffe auszurichten. Dabei weist ein solcher manueller Eingriff durch den Nutzer eine höhere Priorität auf als die unter Verwendung des Sichtgeräts vorgegebenen Sollgeschwindigkeiten oder Sollmomente. Weiterhin umfasst das Verfahren 200 einen Schritt 225 des Bereitstellens eines Freigabesignals für eine Schussabgabe der Geschützeinheit, wenn die Waffe richtig ausgerichtet ist und das Fahrzeug sich nicht mehr bewegt.
Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt in anderen Worten ausgedrückt ein Verfahren 200 zur Waffennachführung mit Hilfe von Notrichtantrieben mit der Freigabe zur Schussabgabe bei stehendem Fahrzeug.
Ferner ist anzumerken, dass die Notrichtsteuereinheit Bestandteil eins Stabilisierungseinheit bzw. eines Feuerleitrechners sein kann. Diese gibt dann beispielsweise der als Notrichtsteuereinheit Drehzahl bzw. Momenten-Sollwerte vor, die dazu führen, dass die Waffe 130 unter Berücksichtigung der Aufsatz- und Vorhaltewinkel dem Sichtgerät 125 folgt. Drückt der Richtschütze den Taster am Richtgriff kann jetzt der Schütze jederzeit diese Vorgaben unterbinden und selbst Geschwindigkeitsvorgaben an die Notrichtsteuereinheit vorgeben. Eine Stabilisierungseinheit bzw. Feuerleitrechner wird damit durch den Richtschützen übersteuert.
Hierbei berechnet der Feuerleitrechner 401 Aufsatz und Vorhalt und gibt übergeordnete Betriebsarten vor. Die Notrichtsteuereinheit 120, der als Stabilisierungsregeleinheit arbeitet, führt dann die Ansteuerung unter Ausgabe des Aktivierungssignals 320, des Ausrichtsignals 335 und Berücksichtigung weitere Signale und Sensorwerte, beispielsweise das Ausfallsignal 455 oder das Sollsignal 330, durch. Die Notrichtsteuereinheit 120 weist dazu ein Notrichtsteuergerät 404 sowie eine Notrichtelektronikeinheit 325 auf, die die Ansteuerung der Notrichtmotoren 450 regelt und umsetzt.
Die Notrichtsteuereinheit 120 ist dabei ausgebildet, um die Notrichtantriebseinheit 115 unter Verwendung eines Aktivierungssignals 320 und einer Notrichtaktivierungseinheit 325 zu aktivieren. Weiterhin ist die Notrichtantriebseinheit 115 ausgebildet, um ein Ausrichtssignal 335 über eine Schnittstelle zur Notrichtsteuereinheit 120 ansprechend auf das Aktivierungssignal 320 einzulesen. Aus dem Sollsignal 330 berechnet die Notrichtsteuereinheit 120 für zumindest einen Notrichtantriebseinheit 115 ein Ausrichtssignal 335. Ansprechend darauf gibt die Notrichtsteuereinheit 120 mindestens ein Ausrichtssignal 335 zum Ausrichten der zumindest einen Notrichtantriebseinheit 115 aus, um die Geschützeinheit 110 zumindest während des Ausfalls des Hauptrichtsystems 402, das beispielsweise auch als ein Hauptrichtantrieb ausgeformt ist, mit der durch das Ausrichtssignal 335 repräsentierten Sollgeschwindigkeit und/oder dem Sollmoment auszurichten. Weiterhin kann über die manuelle Notrichtsteuereinheit 135 ein Änderungssignal 430 vom Richtschützen der Notrichteinheit 115 vorgegeben werden, welches das Ausrichtssignal 335 übersteuert. Das Änderungssignals 430 repräsentiert dabei beispielsweise eine manuelle Änderung der Richtposition durch einen Nutzer. Weiterhin ist die Notrichtsteuereinheit 120 ausgebildet, um zumindest ein Freigabesignal 340 an den Feuerleitrechner 401 bereitzustellen. Die Geschützeinheit 110 weist beispielsweise eine Waffe 130 und einen Turm 445, die von der Notrichtantriebseinheit 115 angesteuert werden. Die Notrichtantriebseinheit 115 umfasst beispielsweise mindestens einen Motor 450 der von der Notrichtelektronik 460 über Motoransteuersignale 435 angetrieben wird.
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