DE1791303C1 - Abstandszuender - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen nach dem Frequenzmodulations- und Dopplerprinzip mit Hilfe einer Funk-Rückstrahlmeßeinrichtung arbeitenden Abstandszünder zur automatischen Zündung der Explosivladung von gegen Bodenziele einsetzbaren Rohr- oder Wurfgeschossen bzw. Raketen, bei dem Mittel, beispielsweise eine Koinzidenzschaltungsanordnung, vorgesehen sind, denen die Schwebungen zwischen Sende- und Empfangsschwingungen nach derartiger Verarbeitung zugeführt werden, daß nur dann die Zündung ausgelöst wird, wenn sowohl der über die Frequenzmodulationsperiode gemittelte Betrag der Frequenzabweichung der empfangenen Schwingungen von den im Empfangsaugenblick ausgesandten Schwingungen, welcher dem Abstand zwischen Zünder und Boden proportional ist, einen ersten vorgegebenen Schwellwert unterschreitet als auch der Betrag der während jeder Modulationsperiode auftretenden, der Relativgeschwindigkeit zwischen Zünder und Boden entsprechenden Frequenzschwankung der Frequenzabweichung um den gemittelten Betrag einen zweiten vorgegebenen Schwellwert überschreitet, nach Patent 17 91 302.

Fig. 1 zeigt in seinen wesentlichen Bestandteilen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Abstandszünders gemäß dem Hauptpatent im Blockschaltbild. Hierbei werden die Ausgangsschwingungen der selbstschwingenden Mischstufe 1 mittels einer Kapazitätsdiode 2 (Wobbelkondensator) in Abhängigkeit von den dreieckförmigen Ausgangsschwingungen des Modulationssignalgenerators 3 gewobbelt und über den Antennenkreis 4 als Sendefrequenz f_s abgestrahlt; ein Teil der vom Ziel reflektierten Energie wird auf der frequenzmäßig um die Dopplerfrequenz f_D und zeitlich um Δt versetzten Frequenz f′ empfangen und mit den augenblicklichen Sendeschwingungen gemischt. Die sich aus dieser Mischung ergebende Differenzfrequenz wird darauf im mehrstufigen Niederfrequenzverstärker 5 verstärkt.

Die Ausgangsschwingungen des NF-Verstärkers 5 werden anschließend zweckmäßigerweise im Baustein 6 amplitudenbegrenzt. Statt einer Amplitudenbegrenzerschaltung an sich bekannter Art kann auch eine bistabile oder monostabile Kippschaltung verwendet werden, die von der verstärkten Differenzfrequenz umgesteuert wird. Die Kippschaltung gibt Signale konstanter Amplitude, aber mit den gleichen Nulldurchgängen, die die Differenzfrequenz aufweist, ab. Die diesem Amplitudenbegrenzer zur Umwandlung der Frequenz der Schwebung in eine Spannung nachgeschaltete Frequenzzählschaltung 7 muß eine kleinere Zeitkonstante aufweisen als die halbe Modulationsperiode beträgt, d. h. τ<T_m/2, damit beide ihr zugeführten Frequenzen getrennt "gezählt" werden können. Benutzt man an dieser Stelle eine an sich bekannte, nach dem Kondensatorumladeprinzip arbeitende Schaltung, so entsteht an deren Ausgangswiderstand ein pulsierender Gleichstrom mit einer der dreieckförmigen Modulationsfrequenz f_m gleichen Impulsfolgefrequenz, wobei der mittlere Betrag der Gleichspannung ein Maß für den Abstand und die Amplitude der Schwankung ein Maß für die Geschwindigkeit ist. Diese Impulsfolgefrequenz wird über den Trennkondensator 8, gegebenenfalls über einen der Entstörung dienenden Siebkreis 9, nach genügender Verstärkung auf einen Gleichrichter 10 gegeben. Tritt eine über einem vorgegebenen Minimalwert liegende Ausgangsspannung, die der Radialgeschwindigkeit zwischen Zünder und Ziel proportional ist, am Gleichrichter auf, so wird der Zündschalter 11, gegebenenfalls über den Vorschalter 12, entsichert. Der Vorschalter 12 kann als üblicher Verstärker ausgebildet sein, der den Zündkondensator enthält. Wegen der relativ geringen Reichweite des Senders des Abstandszünders wird der Zündkondensator innerhalb etwa 10 msec erst in der Größenordnung von 10 m vor dem Ziel so weit aufgeladen, daß der Zündschalter 11 entsichert wird. Der Zündschalter 11 stellt eine Koinzidenzschaltung dar.

Die der mittleren Differenzfrequenz proportionale Gleichspannung wird am gleichfalls der Zählschaltung 7 nachgeschalteten Glättungsglied 13, beispielsweise einer üblichen Siebschaltung, abgegriffen, das mindestens über eine volle Periode T_m integrieren muß, damit der echte Mittelwert gebildet wird und kurze Störimpulse keine Auslösung der Zündung bewirken. Da die Frequenz f_m=1/T_m in der Größenordnung von einigen kHz liegt, ist der vom Zünder selbst bei einer Geschwindigkeit von 1000 m/sec während dieser Zeit zurückgelegte Weg vernächlässigbar klein; gegebenenfalls läßt sich diese Verzögerung außerdem in den Zündvorgang eineichen.

Unterschreitet die Ausgangsspannung des Glättungsgliedes 13 einen Schwellwert, so gibt die damit beaufschlagte Stufe 14 ein Signal auf dem Zündschalter 11, der bereits durch das geschwindigkeitsproportionale Signal am zweiten Eingang entsichert ist, so daß nun die Zündung in an sich bekannter Weise bewirkt wird.

Der bisher anhand Fig. 1 beschriebene Zünder entspricht dem im Hauptpatent anhand Fig. 2 beschriebenen identisch.

Die vorliegende Fig. 2 zeigt ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Abstandszünders nach der vorliegenden Fig. 1 bzw. der Fig. 2 des Hauptpatentes, wobei die nicht gezeigten Teile mit denen nach der vorliegenden Fig. 1 übereinstimmen und wobei - wie durch die gleichen Bezugszeichen zum Ausdruck kommt - die gestrichelt gezeichneten Blöcke identisch mit denen nach Fig. 1 sind; hierbei sind in den gezeigten einzelnen Blöcken jedoch nunmehr besonders zweckmäßige Prinzipschaltungen im Detail gezeigt.

Auf die Zählschaltung 7 des Zünders nach Fig. 2 gelangen die anhand Fig. 1 beschriebenen Ausgangssignale des Bausteins 6, deren Frequenz bzw. Folgefrequenz gleich der Dopplerfrequenz ist. Die Zählschaltung 7 arbeitet in an sich bekannter Weise nach dem Kondensatorumladeprinzip und enthält hierzu den Kondensator 15, die Dioden 16 und 17 sowie den Widerstand 18; durch letzteren fließt ein Gleichstrom, der mit einer der Modulationsfrequenz des Generators 3 (Fig. 1) entsprechenden Frequenz pulsiert, wobei der mittlere Betrag der über den Widerstand 18 abfallenden Gleichspannung ein Maß für den Zielabstand und die Amplitude der Schwankung dieser Gleichspannung ein Maß für die Zielgeschwindigkeit relativ zum Zünder ist.

Die Ausgangssignale der Zählschaltung 7 gelangen in einen Kanal über den der Gleichspannungsabtrennung dienenden Kondensator 8 auf den an sich bekannten abgestimmten Verstärker mit dem Transistor 19, den der Vorspannungserzeugung dienenden Widerständen 20 und 21 sowie dem Bandfilter 9; an diesen Verstärker ist der Gleichrichter 10 angeschlossen. Sobald die Eingangsspannung der auf den Gleichrichter 10 folgenden Stufe 12 einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird der Transistor 22, dessen der Vorspannungserzeugung dienende Widerstände und dessen Arbeitswiderstand mit 23 bis 25 bezeichnet sind, vom leitenden Zustand, in dem er sich normalerweise befindet, in den gesperrten Zustand überführt, wodurch sein Kollektorpotential ansteigt und der mit einem Eingang an den Transistor 22 angeschlossene Zündschalter 11 entsichert wird.

Der andere Eingang des Zündschalters 11 ist über den zweiten Kanal, der das Glättungsglied 13 und die Stufe 14 enthält, gleichfalls an den Ausgang der Zählschaltung 7 angeschlossen.

Das Glättungsglied 13 enthält den Kondensator 26 und die Widerstände 27 und 28, die Stufe 14, welche der Definition eines vorgegebenen Schwellwertes dient, die Widerstände 29 und 30.

Im Zündungsschalter 11 ist ein Flipflop mit den Transistoren 31 und 32 sowie den zugehörigen Widerständen 33 bis 35 und dem Koppelkondensator 36 vorgesehen. Die Zündpille 37 stellt den Arbeitswiderstand des Transistors 32 dar. Der Transistor 31 ist mittels der Widerstände 29 und 30 derart vorgespannt, daß er normalerweise gerade geöffnet ist; dann ist der Transistor 32 gesperrt. Bei Annäherung des Zünders an ein Ziel entsteht über dem Widerstand 18 eine mit kleiner werdender Zielentfernung kleiner werdende Gleichspannung, deren Größe am Ausgang des Glättungsgliedes 13 jedoch allein auch bei der vorgegebenen Ansprechentfernung des Zünders vom Ziel nicht zur Sperrung des Transistors 31 und damit zum Kippen des Flipflops und Öffnen des Transistors 32 ausreicht, solange an den oben erstgenannten Eingang des Zündschalters nicht die positive Spannung zur Entsicherung des Zündschalters in der oben bereits beschriebenen Weise anliegt. Nur wenn beiden Eingängen des Zündschalters Spannungen zugeführt werden, deren zielentfernungs- bzw. -geschwindigkeitsabhängige Größen vorgegebene Schwellwerte unter- bzw. überschreiten, kippt das Flipflop in den Zustand, in welchem der Transistor 32 leitend ist, woraufhin die Zündpille 37 die Detonation auslöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele von Abstandszündern anzugeben, die Weiterbildungen des Zünders nach Fig. 1 und 2 sind und deren wesentliche Teile nicht nur im Blockschaltbild, sondern in einem detaillierten Prinzipschaltbild zu zeigen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Abstandszünder nach dem Hauptpatent 17 91 302 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß für die Frequenzschwankungen der Frequenzabweichung um den gemittelten Betrag ein Verstärker mit auf die Modulationsfrequenz abgestimmtem Transformator, der zwei fest gekoppelte Sekundärwicklungen aufweist, vorgesehen ist, daß an die erste dieser Sekundärwicklungen über einen Gleichrichter der Zündkondensator angeschlossen ist und an die zweite dieser Sekundärwicklungen eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer Hilfs-Gleichspannung aus der Ausgangsspannung der zweiten Sekundärwicklung und daß Mittel zur Überlagerung der Hilfs-Gleichspannung mit einer von dem gemittelten Betrag der Frequenzabweichung abhängigen Spannung vorgesehen sind, derart, daß der Zündkondensator sich über die Zündpille nur dann entlädt, wenn die mit der Hilfs-Gleichspannung überlagerte Spannung den ersten Schwellwert unterschreitet.

Im folgenden sei anhand Fig. 3 ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Abstandszünders nach der Erfindung zu deren näheren Erläuterung näher beschrieben.

Das Bandfilter 9 beim Zünder nach Fig. 3 besteht aus einem Transformator 38, dessen Wicklungen sehr stark gekoppelt sind und der mittels des Kondensators 39 auf die Modulationsfrequenz des Generators 3 (Fig. 1) abgestimmt ist. An die Wicklung des Transformators 38, zu der der Kondensator 39 parallel liegt, ist der Zündkondensator 12 über den Gleichrichter 10 angeschlossen. Der Zündkondensator 12 stellt für den Transistor 32 des Flipflops des Zündschalters 11 die Versorgungsspannungsquelle dar, so daß der Transistor 32 erst dann beim Kippen des Flipflops aus seinem normalerweise gesperrten Zustand in den leitenden Zustand gelangen und gleichzeitig Strom ziehen kann, wenn der Zündkondensator auf eine von der Relativgeschwindigkeit zwischen Zünder und Ziel abhängige Gleichspannung, deren minimale Größe vorgegeben ist, aufgeladen ist, wobei jedoch weiterhin vorausgesetzt ist, daß dem anderen Eingang des Flipflops des Zündschalters 11 eine von der Entfernung des Zünders zum Ziel abhängige Gleichspannung, deren minimale Größe gleichfalls vorgegeben ist, zugeführt wird. Dieser andere Eingang des Zündschalters 11 ist beim in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung direkt ohne Zwischenschaltung der Stufe 14 an das Glättungsglied 13 angeschlossen.

Übliche elektronische Abstandszünder sind besonders anfällig gegen gegnerische Störsender, die ein Rauschspektrum aussenden, wodurch diese Zünder blind werden und nicht bestimmungsgemäß arbeiten können. Um weitgehend immun gegen derartige gegnerische Störungen zu sein, ist beim Zünder nach Fig. 3 auf dem Transformator 38 eine weitere Wicklung 40 vorgesehen, an die die Stufe 14 mit der Diode 41, dem Kondensator 42 und den Widerständen 43 und 44 angeschlossen ist. Als Beispiel sei angenommen, daß der Zünder bis kurz vor Erreichen seines nominellen Ansprechabstandes durch einen gegnerischen Rauschsender gestört ist und erst dann die Ausgangssignale der Stufe 7 auswertbar werden, wodurch - da ja dann die nominelle Ansprechentfernung erreicht ist - das Flipflop kippen und der Transistor 31 in den gesperrten Zustand versetzt würde. In diesem Falle wäre der Transistor 32 derart niederohmig, daß er eine Aufladung des Zündkondensators 12 auf eine Spannung verhindern würde, deren Größe zum Ansprechen der Zündpille 37 ausreicht. Um dies zu vermeiden, ist der Widerstand 18 nicht - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 - einseitig an Masse, sondern an den Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44 angeschlossen. Damit der Transistor 31 nunmehr in seinen gesperrten Zustand versetzt werden kann, muß die kombinierte Spannung über den Widerständen 18 und 44 einen vorgegebenen Wert überschreiten, der nur dann erreichbar ist, wenn die sehr starke Belastung des Transformators 38 durch den Speicherkondensator 12 kurz vor Beendigung seiner völligen Aufladung auf den vorgegebenen Schwellwert endigt und dadurch die geschwindigkeitsabhängige Gleichspannung über den Widerstand 44 darauf einen vorgegebenen Wert annimmt oder überschreitet. Durch die starke Kopplung der Wicklungen des Transformators 38 sind die Spannungen über dem Speicherkondensator 12 und dem Widerstand 44 eng miteinander verknüpft.

Claims (1)

1. Nach dem Frequenzmodulations- und Dopplerprinzip mit Hilfe einer Funk-Rückstrahlmeßeinrichtung arbeitender Abstandszünder zur automatischen Zündung der Exploxivladung von gegen Bodenziele einsetzbaren Rohr- oder Wurfgeschossen bzw. Raketen, bei dem Mittel, beispielsweise eine Koinzidenzschaltungsanordnung, vorgesehen sind, denen die Schwebungen zwischen Sende- und Empfangsschwingungen nach derartiger Verarbeitung zugeführt werden, daß nur dann die Zündung ausgelöst wird, wenn sowohl der über die Frequenzmodulationsperiode gemittelte Betrag der Frequenzabweichung der empfangenen Schwingungen von den im Empfangsaugenblick ausgesandten Schwingungen, welcher dem Abstand zwischen Zünder und Boden proportional ist, einen ersten vorgegebenen Schwellwert unterschreitet als auch der Betrag der während jeder Modulationsperiode auftretenden, der Relativgeschwindigkeit zwischen Zünder und Boden entsprechenden Frequenzschwankung der Frequenzabweichung um den gemittelten Betrag einen zweiten vorgegebenen Schwellwert überschreitet, nach Patent 17 91 302, dadurch gekennzeichnet, daß für die Frequenzschwankungen der Frequenzabweichung um den gemittelten Betrag ein Verstärker mit auf die Modulationsfrequenz abgestimmtem Transformator, der zwei fest gekoppelte Sekundärwicklungen aufweist, vorgesehen ist, daß an die erste dieser Sekundärwicklungen über einen Gleichrichter der Zündkondensator angeschlossen ist und an die zweite dieser Sekundärwicklungen eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer Hilfs-Gleichspannung aus der Ausgangsspannung der zweiten Sekundärwicklung und daß Mittel zur Überlagerung der Hilfs-Gleichspannung mit einer von dem gemittelten Betrag der Frequenzabweichung abhängigen Spannung vorgesehen sind, derart, daß der Zündkondensator sich über die Zündpille nur dann entlädt, wenn die mit der Hilfs-Gleichspannung überlagerte Spannung den ersten Schwellwert unterschreitet.