Verfahren zur Ermittlung der Zerlegungszeit insbesondere eines Programmierbaren Geschosses

Abstract

 Mit diesem Verfahren kann die Treffwahrscheinlichkeit von programmierbaren Geschossen verbessert werden. Zu diesem Zweck wird eine gegebene optimale Zerlegungsdistanz (Dz) zwischen einem Zerlegungspunkt (Pz) des Geschosses (18) und einem Treffpunkt (Pf) des Zieles durch Korrektur der Zerlegungszeit (Tz) des Geschosses (18) gleichbleibend gehalten. Die Korrektur erfolgt, indem zur Zerlegungszeit (Tz) ein mit einer Geschwindigkeitsdifferenz multiplizierter Korrekturfaktor addiert wird. Die Geschwindigkeitsdifferenz wird aus der Differenz der aktuellen gemessenen Geschossgeschwindigkeit und einer Vorhaltgeschwindigkeit des Geschosses gebildet, wobei die Vorhaltgeschwindigkeit aus dem Mittelwert einer Anzahl vorhergehender, aufeinanderfolgender Geschossgeschwindigkeiten errechnet wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung der Zerlegungszeit insbesondere eines programmierbaren Geschosses, wobei der Berechnung mindestens eine aus Sensordaten ermittelte Treffdistanz zu einem Zielobjekt, eine an der Mündung eines Geschützrohres gemessene Geschossgeschwindigkeit und eine vorgegebene optimale Zerlegungsdistanz zwischen einem Treffpunkt und einem Zerlegungspunkt des Geschosses zugrunde gelegt ist.

[0002] Mit der europäischen Patentanmeldung 0 300 255 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die eine an der Mündung eines Geschützrohres angeordnete Messvorrichtung für die Geschossgeschwindigkeit aufweist. Die Messvorrichtung besteht aus zwei in einem bestimmten Abstand voneinander angeordne-ten Ringspulen. Beim Durchgang eines Geschosses durch die beiden Ringspulen wird aufgrund der dabei auftretenden Aenderung des magnetischen Flus-ses kurz hintereinander in jeder Ringspule ein Impuls erzeugt. Die Impulse wer-den einer Auswerteelektronik zugeführt, in welcher aus dem zeitlichen Abstand der Impulse und dem Abstand zwischen den Ringspulen die Geschossgeschwindigkeit errechnet wird. In Bewegungsrichtung des Geschosses ist hinter der Messvorrichtung für die Geschwindigkeit eine Sendespule angeordnet, die mit einer im Geschoss vorgesehenen Empfangsspule zusammenwirkt. Die Empfangsspule ist über ein Hochpassfilter mit einem Zähler verbunden, der ausgangsseitig mit einem Zeitzünder in Verbindung steht. Aus der errechneten Geschossgeschwindigkeit und einer aus Sensordaten ermittelten Treffdistanz zu einem Zielobjekt wird eine Zerlegungszeit gebildet, die unmittelbar nach dem Durchfliegen der Messvorrichtung induktiv auf das Geschoss übertragen wird. Mit dieser Zerlegungszeit wird der Zeitzünder eingestellt, so dass das Geschoss im Bereiche des Zielobjektes zerlegtwerden kann.

[0003] Werden Geschosse mit Subprojektilen verwendet (Munition mit Primär- und Sekundärballistik), so kann wie beispielsweise aus einer Druckschrift OC 2052 d 94 der Firma Oerlikon-Contraves, Zürich, bekannt, ein angreifendes Ziel durch mehrfache Treffer zerstört werden, wenn nach Ausstossen der Subprojektile im Zerlegungszeitpunkt das Erwartungsgebiet des Zieles von einer durch die Subprojektile gebildeten Wolke belegt ist. Bei der Zerlegung eines solchen Geschosses wird der die Subprojektile tragende Teil abgetrennt und an Sollbruchstellen aufgerissen. Die ausgestossenen Subprojektile beschreiben eine durch die Rotation des Geschosses hervorgerufene drallstabilisierte Flugbahn und liegen gleichmässig verteilt auf annähernd halbkreisförmigen Kurven von Kreisflächen eines Kegels, so dass eine gute Treff- bzw. Abschusswahrscheinlichkeit erreicht werden kann.

[0004] Bei vorstehend beschriebener Vorrichtung kann durch Streuungen in der Zerlegungsdistanz, die beispielsweise durch Streuungen der Geschossgeschwindigkeit und/oder Verwendung nicht aktualisierter Werte verursacht werden, nicht in jedem Fall eine gute Treff- bzw. Abschusswahrscheinlichkeit erreicht werden. Bei grösseren Zerlegungsdistanzen würde wohl die Kreisfläche grösser, die Dichte der Subprojektile jedoch kleiner werden. Bei kleineren Zerlegungsdistanzen tritt der umgekehrte Fall ein: Die Dichte der Subprojektile wäre grösser, die Kreisfläche jedoch kleiner.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff vorzuschlagen, mittels welchen unter Vermeidung vorstehend erwähnter Nachteile eine optimale Treff- bzw. Abschusswahrscheinlichkeit erreichbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Hierbei wird eine gegebene optimale Zerlegungsdistanz zwischen einem Zerlegungspunkt des Geschosses und einem Treffpunkt des Zieles durch Korrektur der Zerlegungszeit des Geschosses gleichbleibend gehalten. Die Korrektur erfolgt indem zur Zerlegungszeit ein mit einer Geschwindigkeitsdifferenz multiplizierter Korrekturfaktor addiert wird. Die Ge-schwindigkeitsdifferenz wird aus der Differenz der aktuellen gemessenen Geschossge-schwindigkeit und einer Vorhaltgeschwindigkeit des Geschosses gebildet, wobei die Vor-haltgeschwindigkeit aus dem Mittelwert einer Anzahl vorhergehender, aufeinanderfolgender Geschossgeschwindigkeiten errechnet wird.

[0007] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass eine gegebene Zerlegungsdistanz von der aktuellen gemessenen Geschossgeschwindigkeit unabhängig ist, so dass eine dauernde optimale Treff- bzw. Abschusswahrscheinlichkeit erzielt werden kann. Der vorgeschlagene Korrekturfaktor für die Korrektur der Zerlegungszeit basiert lediglich auf den Schiesselementen des Treffpunktes für die Steuerung der Waffe, nämlich den Geschützwinkeln α, λ, der Treffzeit Tf und der Vorhaltgeschwindigkeit V0v des Geschosses. Damit ist die Möglichkeit einer einfachen, einen minimalen Aufwand erfordernden Integration in bereits bestehende Waffensteuerungssysteme gegeben.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen.

Fig.1

eine schematische Darstellung eines Waffensteuerungs-Systems mit der er findungsgemässen Vorrichtung,

Fig.2

einen Längsschnitt durch eine Mess- und Programmiervorrichtung,

Fig.3

ein Diagramm der Verteilung von Subprojektilen in Abhängigkeit von der Zer legungsdistanz, und

Fig.4

eine andere Darstellung des Waffensteuerungs-Systems gemäss Fig.1.

[0009] In der Fig.1 ist mit 1 eine Feuerleitung und mit 2 ein Geschütz bezeichnet. Die Feuerleitung 1 besteht aus einem Suchsensor 3 für die Entdeckung eines Zieles 4, einem mit dem Suchsensor 3 verbundenen Folgesensor 5 für die Zielerfassung, die 3-D-Zielverfolgung und die 3-D-Zielvermessung, sowie einem Feuerteitungsrechner 6. Der Feuerleitungsrechner 6 weist mindestens ein Hauptfilter 7 und eine Vorhalt-Rechen-einheit 9 auf. Das Hauptfilter 7 ist eingangsseitig mit dem Folgesensor 5 und ausgangsseitig mit der Vorhalt-Recheneinheit 9 verbunden, wobei das Hauptfilter 7 die vom Folgesensor 5 empfangenen 3-D-Zieldaten in Form von geschätzten Zieldaten Z wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung usw. an die Vorhalt-Recheneinheit 9 weiterleitet. Ueber einen weiteren Eingang Me können der Vorhalt-Recheneinheit 9 meteorologische Daten zugeführt werden. Die Bedeutung der Bezeichnungen an den einzelnen Verbindungen bzw. Anschlüssen wird nachstehend anhand der Funktionsbeschreibung näher erläutert.

[0010] Ein Rechner des Geschützes 2 weist eine Auswerteschaltung 10, eine Aufdatierungs-Recheneinheit 11 und eine Korrektur-Recheneinheit 12 auf. Die Auswerteschaltung 10 ist eingangsseitig an einer an der Mündung eines Geschützrohres 13 angeordneten, nachstehend anhand der Fig.2 näher beschriebenen Messvorrichtung 14 für die Geschossgeschwindigkeit angeschlossen und ausgangsseitig mit der Vorhalt-Recheneinheit 9 und der Aufdatierungs-Recheneinheit 11 verbunden. Die Aufdatierungs-Recheneinheit 11 ist eingangsseitig an der Vorhalt- und an der Korrektur-Recheneinheit 9, 12 angeschlossen und steht ausgangsseitig mit einem in der Messvorrichtung 14 integrierten Programmierte in Verbindung. Die Korrektur-Recheneinheit 12 ist eingangsseitig mit der Vorhalt-Recheneinheit 9 und ausgangsseitig mit der Aufdatier-Recheneinheit 11 verbunden. Ein Geschützservo 15 und eine auf einen Feuerbefehl ansprechende Auslöseeinrichtung 16 sind ebenfalls an der Vorhalt-Recheneinheit 9 angeschlossen. Die Verbindungen zwi-schen der Feuerleitung 1 und dem Geschütz 2 sind zu einer Data-Transmission zusammengefasst, die mit 17 bezeichnet ist. Die Bedeutung der Bezeichnungen an den einzelnen Verbindungen zwischen den Recheneinheiten 10, 11, 12 sowie zwischen der Feuerleitung 1 und dem Geschütz 2 wird nachstehend anhand der Funktionsbeschreibung näher erläutert. Mit 18 und 18' ist ein Geschoss bezeichnet, das während einer Program-mierphase (18) und im Zerlegungszeitpunkt (18') dargestellt ist. Beim Geschoss 18 handelt es sich um ein programmierbares Geschoss mit Primär-und Sekundärballistik, das mit einer Ausstossladung und einem Zeitzünder ausgestattet und mit Subprojektilen 19 gefüllt ist.

[0011] Gemäss Fig.2 besteht ein an der Mündung des Geschützrohres 13 befestigtes Tragrohr 20 aus drei Teilen 21, 22, 23. Zwischen dem ersten Teil 21 und dem zweiten bzw. dritten Teil 22, 23 sind Ringspulen 24, 25 für die Messung der Geschossgeschwindigkeit angeordnet. Am dritten Teil 23 -auch Programmierteil genannt- ist eine in einem Spulenkörper 26 gehaltene Sendespule 27 befestigt. Die Art der Befestigung des Tragrohres 20 und der drei Teile 21, 22, 23 miteinander ist nicht weiter dargestellt und beschrieben. Für die Speisung der Ringspulen sind Leitungen 28, 29 vorgesehen. Am Umfang des Tragrohres 20 sind zwecks Abschirmung von die Messung störenden Magnetfeldem Weicheisenstäbe 30 angeordnet. Das Geschoss 18 weist eine Empfangsspule 31 auf, die über ein Filter 32 und einen Zähler 33 mit einem Zeitzünder 34 verbunden ist. Beim Durchgang des Geschosses 18 durch die beiden Ringspulen 24, 25 wird kurz hintereinander in jeder Ringspule ein Impuls erzeugt. Diese Impulse werden der Auswerteschaltung 10 (Fig.1) zugeführt, in welcher aus dem zeitlichen Abstand der Impulse und einem Abstand a zwischen den Ringspulen 24, 25 die Geschossgeschwindigkeit errechnet wird. Unter Berück-sichtigung der Geschossgeschwindigkeit wird, wie nachstehend näher beschrieben, eine Zerlegungszeit errechnet, die in digitaler Form beim Durchgang des Geschos-ses 18 durch die Sendespule 27 zum Zwecke der Einstellung des Zählers 32 induktiv auf die Empfangsspule 31 übertragen wird.

[0012] In der Fig.3 ist mit Pz ein Zerlegungspunkt des Geschosses 18 bezeichnet. Die ausgestossenen Subprojektile liegen je nach Abstand von Zerlegungspunkt Pz gleichmässig verteilt auf annähernd halbkreisförmigen Kurven von (perspektivisch dargestellten) Kreisflächen F1, F2, F3, F4 eines Kegels C. Auf einer ersten Abzisse I ist der Abstand vom Zerlegungspunkt Pz in Metern m aufgetragen, während auf einer zweiten Abzisse II die Flächengrössen der Flächen F1, F2, F3, F4 in Quadratmetern m² und deren Durchmesser in Metern m aufgetragen sind. Bei einem charakteristischem Geschoss mit beispielsweise 152 Subprojektilen und einem Scheitelwinkel des Kegels C von anfänglich 10° ergeben sich in Abhängigkeit vom Abstand die auf der Abzisse II aufgetragenen Werte. Die Dichte der auf den Kreisflächen F1, F2, F3, F4 befindlichen Subprojektile nimmt mit zunehmendem Abstand ab und beträgt bei den gewählten Verhältnissen 64, 16, 7 und 4 Subprojektile pro Quadratmeter. Bei einer vorgegebenen, der nachfolgend beschriebenen Berechnung der Zerlegungszeit zugrunde gelegten Zerlegungsdistanz Dz von beispielsweise 20 m, würde beim angenommenen Beispiel ein Zielgebiet von 3,5 m Durchmesser mit 16 Subprojektilen pro Quadratmeter belegt sein.

[0013] In der Fig.4 ist mit 4 und 4' das abzuwehrende Ziel bezeichnet, das in einer Treff- bzw. Abschussposition (4) und in einer der Treff- bzw. Abschussposition vorhergehenden Position (4') dargestellt ist.

[0014] Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

[0015] Die Vorhalt-Recheneinheit 9 errechnet aus einer Vorhaltgeschwindigkeit VOv und den Zieldaten Z unter Berücksichtigung von meteorologischen Daten bei Geschossen mit Primär-und Sekundärballistik eine Treffdistanz RT.

[0016] Die Vorhaltgeschwindigkeit VOv wird beispielsweise aus dem Mittelwert einer Anzahl über die Data-Transmission 17 zugeführter gemessener Geschossgeschwindigkeiten Vm gebildet, die der aktuellen gemessenen Geschossgeschwindigkeit Vm unmittelbar vorhergehen.

[0017] Aufgrund einer vorgegebenen Zerlegungsdistanz Dz und unter Berücksichtigung der von einer Treffzeit Tf abhängigen Geschossgeschwindigkeit Vg (Tf) kann eine Zerlegungszeit Tz des Geschosses nach folgenden Beziehungen ermittelt werden:

worin Vg(Tf) durch ballistische Approximation bestimmt ist und Tz die Flugzeit des Geschosses bis zum Zerlegungszeitpunkt Pz, sowie ts die Flugzeit eines in der Geschossrichtung fliegenden Subprojektiles vom Zerlegungspunkt Pz bis zum Treffpunkt Pf bedeuten (Fig. 3, 4)

[0018] Die Vorhalt-Recheneinheit 9 ermittelt ferner einen Geschützwinkel α des Azimutes und einen Geschütrwinkel I der Elevation. Die Grössen α, λ, Tf und VOv werden als Schiesselemente des Treffpunktes bezeichnet und über die Data-Transmission 17 der Korrektur-Recheneinheit 12 zugeführt. Die Schiesselemente α und λ werden ausserdem noch dem Geschützservo 15 und die Schiesselemente VOv und Tf oder Tz noch der Aufdatier-Recheneinheit 11 zugeführt.

[0019] Die vorstehend beschriebenen Berechnungen werden taktweise wiederholt durchgeführt, so dass jeweils im aktuellen Takt i die neuesten Daten α, λ, Tz oder Tf und VOv für eine bestimmte Gültigkeitsdauer zur Verfügung stehen.

[0020] Zwischen den Taktwerten wird für die aktuellen (laufende) Zeit (t) jeweils interpoliert bzw. extrapoliert.

[0021] Die Korrektur-Recheneinheit 12 errechnet am Anfang eines jeden Taktes i mit dem jeweils neuesten Satz Schiesselemente α, λ, Tz oder Tf und VOv einen Korrekturtaktor K, zu welchem Zweck wie nachstehend näher beschrieben eine Bestimmungsgleichung für den Korrekturfaktor K entwickelt wird.

[0022] In einer Definition des Korrekturfaktors K

ist

_rel die relative Geschwindigkeit zwischen Geschoss und Ziel und

die Ableitung der Geschossposition nach dem Betrag der Anfangsgeschwindigkeit. Bei Annahme einer gestreckten Ballistik, bei der die Richtung des Vektors

ungefähr gleich der Richtung des Geschützrohres 13 ist kann

gesetzt werden. Hierbei wird der Betrag der Komponente der VorhaltAnfangsgeschwindigkeit v_o in Rohrrichtung als konstant angenommen. Das heisst

und

Zu beachten ist jedoch, dass

wegen der Bewegung des Geschützrohres 13 trotzdem von der Zeit abhängig ist, was durch die ballistische Lösung

ausgedrückt wird. Die Treffbedingung lautet dann

Die Ableitung der Gleichung Gl.10 nach t_o liefert

was eine Zerlegung der Zielgeschwindigkeit in die Geschossgeschwindigkeit und einen Vektor

. darstellt, wobei

ist. Aus der allgemeinen Theorie ist bekannt, dass unter den gegebenen Voraussetzungen der Ausdruck in Gleichung Gl.11.1

ist. Ausserdem ist die Rohrgeschwindigkeit

klein, so dass der Vektor

in Gleichung Gl.11.1 als vernachlässigbar klein betrachtete werden darf. Nach der allgmeinen Definition der Ableitung gilt für D₃ in Gleichung Gl.11.1

Bei Vernachlässigung der Elevation des Geschützrohes 13 ist

so dass sich annähernd

ergibt. Der Punkt

_G(TG(t_o), P

s(t_o),

_o(t_o + h)) bewegt sich somit annähernd auf einer Kreisbahn in einer Ebene (Drehebene), welche durch die Vektoren

_G(TG(t_o), P

s(t_o),

_o(t_o + h))aufgespannt wird. Damit kann für Gleichung Gl.12

geschrieben werden, wobei

der Drehvektor senkrecht zur Drehebene ist. Hierbei wird angenommen, dass die Winkelgeschwindigkeit des Geschützrohres 13 um seine momentane Drehachse dem Betrag nach gleich der Winkelgeschwindigkeit der

_G(TG(t_o), P

s(t_o),

_o(t_o + h)) ist, so dass sich

ergibt. Unter der zusätzlichen Annahme, dass im Fall gestreckter Ballistik die Geschossgeschwindigkeit ungefähr parallel zur Zielrichtung ist, das heisst

ist, wird aus Gleichung Gl.11 eine die Zerlegung der Zielgeschwindigkeit in zwei orthogonale Komponenten ausdrückende Gleichung Gl.15 gewonnen:

Durch Einsetzen der Gleichung Gl.9 in Gleichung Gl.8 und unter Berücksichtigung der Definition für

_rel(v_o)

und der Definitionen

ergibt sich

[0023] Aus den Gleichungen Gl.14 und Gl.15 folgt unter Berücksichtigung der Definitionen für p_G,v_G und v_Z

sowie

so dass

wird. Durch Kürzen mit

wird Gleichung Gl.16 vereinfacht, wobei sich der Korrekturfaktor K zu

ergibt. In Gleichung Gl.17 kann die Ableitung der Flugzeit

von der Feuerleitung 1 mittels verschiedener mathematischer Methoden berechnet werden. Nach Gleichung Gl.13 ist ω² eine bekannte Funktion von α̇(t_o), λ(t_o) und λ̇(t_o). Diese Grössen können entweder berechnet oder direkt am Geschütz 2 gemessen werden.

[0024] Die Grössen

sind durch die Ballistik gegeben. Es sind Funktionen in erster Ordnung der Flugzeit und in zweiter Ordnung der Rohrelevation, welche vernachlässigbar sein kann. Für die Ermittlung dieser Grössen kann beispielsweise eine Lösung nach d'Antonio angewendet werden. Dieser Ansatz liefert

wobei

ist und

_n eine Geschwindigkeit (nominelle Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses) bedeutet, die sich auf den cw-Wert bezieht. Durch Einsetzen der Gleichungen Gl.18 und Gl.19 in Gleichung Gl.17 ergibt sich der Korrekturfaktor K zu

wobei die Grössen TG,

α, λ, α̇, λ̇ und

_o sich auf den Zeitpunkt t_o beziehen.

[0025] Die vorstehend angewendete mathematische bzw. physikalische Notation bedeutet:


  ein Vektor
∥

∥  Norm des Vektors
〈

,

〉  Skalarprodukt


×

  Vektorprodukt
Id  Einheitsmatrix
·  skalare oder Matrixmultiplikation
g := A.  die Grösse g wird definiert als Ausdruck A
g = g(x₁, ..., x_n)  die Grösse g hängt ab von x₁,.......,x_n
t ↦ g(t)  Zuordnung (t wird die Auswertung von g an der Stelle t zugeordnet)
ġ  Ableitung von g nach der Zeit
D_i g(x₁, ...,x_n)  partielle Ableitung von g nach der i-ten Variablen


g(t, x₁, ..., x_n)  partielle Ableitung von g nach der Zeit t
lim_h→0A(h)  Limes des Ausdruckes A für h gegen 0
inf_t M  Infimum der Menge M über alle t


_G,

_G,

_G  Position,Geschwindigkeit,Beschleunigung des Geschosses


_Z,

_Z,

_Z  Position,Geschwindigkeit,Beschleunigung des Zieles


_rel,

_rel,

_rel  relative Position,Geschwindigkeit,Beschleunigung Geschoss-Ziel
P

s  Position der Rohrmündung
α, λ  Azimut und Elevation des Geschützrohres


_o  Vorhalt-Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses
v_o  Betrag der Komponente der Vorhalt-Anfangsgeschwindigkeit der Geschosses in Rohrrichtung
v_m  Betrag der Komponente der effektiven Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses in Rohrrichtung
TG  Vorhalt Flugzeit des Geschosses
t*  Flugzeit des Geschosses
t_o  Zeitpunkt zu dem das Geschoss die Rohrmündung passiert.

[0026] Die Aufdatierungs-Recheneinheit 11 errechnet aus dem von der Korrektur-Recheneinheit 12 zugeführten Korrekturfaktor K, der von der Auswerteschaltung 10 zugeführten aktuellen gemessenen Geschossgeschwindigkeit Vm und der von der Vorhalt-Recheneinheit 9 zugeführten Vorhaltgeschwindigkeit Vov und Zerlegungszeit Tz eine korrigierte Zerlegungszeit Tz (Vm) nach der Beziehung

[0027] Die korrigierte Zerlegungszeit Tz (Vm) wird je nach Zeitgültigkeit für die aktuelle laufende Zeit t interpoliert bzw. extrapoliert. Die neu errechnete Zerlegungszeit Tz(Vm,t) wird der Sendespule 27 des Programmierteils 23 der Messvorrichtung 14 zugeführt und wie bereits vorstehend anhand der Fig.2 beschrieben induktiv auf ein vorbeifliegendes Geschoss 18 übertragen.

[0028] Mit der Korrektur der Zerlegungszeit Tz kann die Zerlegungsdistanz Dz (Fig.3,4) unabhängig von den Streuungen der Geschossgeschwindigkeit gleichbleibend gehalten werden, so dass eine optimale Treff-bzw. Abschusswahrscheinlichkeit erzielt werden kann.

[0029] Anstatt Gleichung Gl.9, kann bei Annahme gestreckter Ballistik auch

gesetzt werden, wobei dieser Ansatz in erster Ordnung bei Berücksichtigung der Fallwinkel für eine kurze Ballistik zum gleichen Ergebnis für den Korrekturfaktor K führt.

Bezugszeichenliste

[0030] 

1

Feuerleitung

2

Geschütz

3

Suchsensor

4

Ziel

5

Folgesensor

6

Feuerleitungsrechner

7

Hauptfilter

9

Vorhalt-Recheneinheit

10

Auswerteschaltung

11

Aufdatierungs-Recheneinheit

12

Korrektur-Recheneinheit

13

Geschützrohr

14

Messvorrichtung

15

Geschützservo

16

Auslöseeinrichtung

17

Data-Transmission

18

Geschoss

18'

Geschoss

19

Subprojektil

20

Tragrohr

21

Erster Teil

22

Zweiter Teil

23

Dritter Teil

24

Ringspule

25

Ringspule

26

Spulenkörper

27

Sendespule

28

Leitung

29

Leitung

30

Weicheisenstäbe

31

Empfangsspule

32

Filter

33

Zähler

34

Zeitzünder

a

Abstand

Pz

Position des Zerlegungspunktes

F1-F4

Kreisflächen

C

Kegel

I

Erste Abzisse

II

Zweite Abzisse

Dz

Zerlegungsdistanz

RT

Treffdistanz

VOv

Vorhaltgeschwindigkeit

Vm

Aktuelle gemessene Geschossgeschwindigkeit

Tz

Zerlegungszeit

ts

Subprojektilflugzeit

Pf

Treffpunkt

α

Geschützwinkel

λ

Geschützwinkel

Tf

Treffzeit

TG

Flugzeit

Tz(Vm)

Korrigierte Zerlegungszeit

Me

Eingang (Meteo)

Z

Zieldaten

Ansprüche

1. Verfahren zur Berechnung der Zerlegungszeit eines programmierbaren Gechosses, wobei der Berechnung mindestens eine aus Sensordaten ermittelte Treffdistanz (RT) zu einem Zielobjekt, eine an der Mündung eines Geschützrohres (13) gemessene Geschossgeschwindigkeit (Vm) und eine gegebene Zerlegungsdistanz (Dz) zwischen einem Treffpunkt (Pf) und einem Zerlegungspunkt (Pz) des Geschosses (18) zugrunde gelegt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gegebene Zerlegungsdistanz (Dz) durch Korrektur der Zerlegungszeit (Tz) konstant gehalten wird, wobei die Korrektur durch die Beziehung

erfolgt, und wobei

Tz (Vm)   die korrigierte Zerlegungszeit,

Tz   die Zerlegungszeit,

K   einen Korrekturfaktor,

Vm   die aktuelle gemessene Geschossgeschwindigkeit und

VOv   eine Vorhaltgeschwindigkeit des Geschosses bedeuten.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Korrekturfaktor (K) ausgehend von der Definition

und der Ableitung der Geschossposition nach dem Betrag der Anfangsgeschwindigkeit bei Annahme einer gestreckten Ballistik

sowie der ballistischen Lösung

und der Treffbedingung

durch folgende Berechnungsschritte in Beziehung zu einer Flugzeit (TG) des Geschosses, den Geschützwinkeln (α, λ) und der Vorhaltgeschwindigkeit gesetzt wird,

- differenzieren der Gleichung Gl.10 nach der Zeit t_o liefert

wobei Gleichung Gl.11 eine Zerlegung der Zielgeschwindigkeit in die Geschossgeschwindigkeit und einen Vektor (

) darstellt, und wobei

ist,

- vernachlässigen des Ausdrucks

in Gleichung Gl.11.1,

- definieren der Ableitung D₃ in Gleichung Gl.11.1

- vernachlässigen der Elevation des Geschützrohres (13), wobei

ist und sich annähernd

ergibt, so dass Gleichung Gl.12 als

geschrieben werden kann, wobei

ein Drehvektor senkrecht zu einer Drehebene ist,

- voraussetzen, dass die Winkelgeschwindigkeit des Geschützrohres (13) um seine momentane Drehachse dem Betrag nach gleich der Winkelgeschwindigkeit der

_G(TG(t_o), P

s(t_o),

_o(t_o + h)) ist, so dass sich

ergibt,

- voraussetzen, dass bei gestreckter Ballistik die Geschossgeschwindigkeit ungefähr parallel zur Zielrichtung ist, das heisst

ist und aus Gleichung Gl.11 eine die Zerlegung der Zielgeschwindigkeit in zwei orthogonale Komponenten ausdrückende Gleichung Gl.15 gewonnen wird

- einsetzen von Gleichung Gl.9 in Gleichung Gl.8 unter Berücksichtigung der Definition von

und der Definitionen

ergibt

- berücksichtigen der Definitionen für p_G, v_G und v_Z ergibt aus Gleichung Gl.14 und Gl.15

sowie

so dass

wird,

- kürzen von Gleichung Gl.16 mit

so dass sich der Korrekturfaktor (K) zu

ergibt, wobei

_G,

_G,

_G   Position,Geschwindigkeit,Beschleunigung des Geschosses

_Z,

_Z,

_Z   Position,Geschwindigkeit,Beschleunigung des Zieles

_rel,

_rel,

_rel   relative Position,Geschwindigkeit,Beschleunigung Geschoss-Ziel

P

s   Position der Rohrmündung

α, λ   Azimut und Elevation des Geschützrohres

_o   Vorhalt-Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses

v_o   Betrag der Komponente der Vorhalt-Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses in Rohrrichtung

v_m   Betrag der Komponente der effektiven Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses in Rohrrichtung

TG   Vorhalt-Flugzeit des Geschosses

t*   Flugzeit des Geschosses

t_o   Zeitpunkt zu dem das Geschoss die Rohrmündung passiert bedeuten.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Grössen

der Gleichung Gl.17 nach den Gleichungen

ermittelt werden, wobei

und

_n   eine Geschossgeschwindigkeit ist, die sich auf den cw-Wert bezieht, und

dass die Gleichungen Gl.18 und Gl.19 in Gleichung Gl.17 eingesetzt werden, wobei sich

ergibt.

Zeichnung