DE2543606A1

DE2543606A1 - Verfahren zur steigerung der wirksamen reichweite von geschossen durch impulskorrekturen

Info

Publication number: DE2543606A1
Application number: DE19752543606
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Phys Biele; Volker Dipl Ing Fleck; Weil Dr Ing Molitz
Original assignee: Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Current assignee: Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis ISL
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1977-04-07
Also published as: FR2326676A1; DE2543606C2; FR2326676B1

Description

DR FERG niFL.-ING. STAPF ¹^ ^u DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTAMWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Dr. Berg Dipl.-lng. Stapfund Partner, 8 München 86, P.O. Box 860245

Ihr Zeichen Your ref.

Unser Zeichen Our ref.

26

8 MÜNCHEN 80 Mauerkircherstraße

30. September 1975

Deutsch-Französisches Forschungsinstitut Saint-Louis Saint-Louis/Frankreich

"Verfahren zur Steigerung der wirksamen Reichweite von Geschossen durch Impulskorrekturen"

(089) 988272 987043 983310

Telegramme: BERGSTAPFPATENT München TELEX: 0524560 BERGd

Banken: Bayerische Vereinsbank Manchen 453100 Hype-Bank München 3892623 Postscheck München 65343-808

7098U/0123

VS-VERTR

Verfahren zur Steigerung der wirksamen Reichweite von Geschossen durch Impulskorrekturen

Die wirksame Reichweite von Rohrwaffen wird grundsatzlich durch deren Streuung begrenzt, die wiederum aus der Richtgenauigkeit der Waffe und deren Abgangsfehlerwinkel resultiert, übersteigt die Streuung der Waffe die Dimension des zu bekämpfenden Ziels, so sinkt die TreffWahrscheinlichkeit auf einen nicht mehr annehmbaren Wert.

Zur Steigerung der wirksamen Reichweite über diese Entfernung hinaus sind zwei Verfahren bekannt, die vorwiegend bei Flugkörpern angewandt werden, grundsätzlich aber auch bei Geschossen aus Rohrwaffen eingesetzt werden können : das Suchkopf- und das Leitstrahlverfahren. Beiden gemeinsam ist die Lenkung des Projektils über die gesamte Flugbahn, zumindest aber einen erheblichen Teil derselben in Zielnähe, sowie die Gewinnung der Korrekturwerte aus der Missweisung gegenüber dem Ziel selbst oder einem auf dieses gerichteten Leitstrahl. Bekanntlich führen beide Verfahren zu aufwendigen Anordnungen, insbesondere an Bord der zu steuernden Geschosse.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine mit sehr einfachen Mitteln durchzuführende Korrektur der Flugbahn bei direktem Schuss auf einem vergleichsweise kurzen Abschnitt, z. B. in der Mitte derselben. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird dabei angenommen, dass das Geschoss einen Drall besitzt.

Erfindungsgemäss erhält das Geschoss eine Vorrichtung, deren Auslösung während des Fluges einen oder mehrere Impulse auf den Schwerpunkt des Projektils ausübt, der diesem eine Richtungsänderung erteilt. Amplitude und Richtung des möglichen Korrekturimpulses sind geschossfest vorgegeben. Seine Stärke ist so ausgelegt, dass die Richtung der Geschossbahn sich um einen Winkelbetrag ändert, der in der Grössenordnung der Streuung der Waffe liegt.

Die Impulskorrektur wird fernwirkend so ausgelöst, dass, wenn das Geschoss das Ziel zu verfehlen droht, die beobachtete Missweisung verringert

7098 U/0123

wird. Hierzu wird

1. - ein Teil der Flugbahn des Geschosses beobachtet und mit der theoretischen Flugbahn verglichen, die zu einem Treffer des zu bekämpfenden Punktziels führen würde. Dabei wird festgestellt» ob das Geschoss das Ziel voraussichtlich treffen wird.

2. - die Richtung der Abweichung der wirklichen von der theoretischen Bahn

in der Ebene senkrecht zur Flugbahntangente bestimmt, wenn zu erwarten ist, dass das Ziel verfehlt wird.

3. - die jeweilige Rollwinkellage des Geschosses gemessen.

Ist aufgrund der Beobachtung ein Verfehlen des Ziels zu erwarten, so wird der Korrekturimpuls in einer solchen Rollwinkellage ausgelöst, dass er der beobachteten Abweichung entgegenwirkt.

Rechnungen haben gezeigt, dass auf diese Weise gegen ruhende (oder langsam bewegte) Ziele geringer Ausdehnung bei gestreckter Flugbahn die gleiche Treffwahrscheinlichkeit in etwa der doppelten Entfernung erzielt wird, wie dies ohne Korrektur der Fall ist. Dabei ist nicht erforderlich, dass der Korrekturimpuls der Abweichung genau entgegengesetzt gerichtet ist. Er kann von dieser ohne merkliche Einbusse an Treffgenauigkeit um bis zu - 20° abweichen.

Pyrotechnische Verfahren zur Erzielung starker Korrekturimpulse sind an sich iri Verbindung mit Endphasensteuerungen bekannt. Im vorliegenden Fall handelt es sich aber um schwache Impulse etwa in der mittleren Phase der Flugbahn, die sich mit geringem pyrotechnischen Aufwand erzielen lassen. Wesentlich ist, dass die Dauer des Korrekturimpulses bedeutend kleiner ist als die für eine volle Geschossdrehung erforderliche Zeit.

Die Beobachtung der Flugbahn erfolgt von einer Stelle in Geschütznähe, vorzugsweise optisch mit Hilfe einer am Geschossheck angebrachten Lichtquelle. Im Gesichtsfeld des optischen Geräts erscheint neben dem Bild des

^x s. Patentschrift 1 578 139, Deutsches Patentamt, 3. Mai 1973

7098U/0123

25A3606

Geschosses der zeitgleiche Bahnpunkt der theoretischen Flugbahn, die zu einem Treffer des anvisierten Zieles führen würde.

Aus dem Abstand beider wird entschieden, ob zu einem Treffer eine Korrektur erforderlich ist und in welche Richtung diese ggf. zu erfolgen hat. Diese Entscheidung erfolgt vorzugsweise automatisch im aufsteigenden Ast der Flugbahn unter Verwendung einer elektronischen Logik.

Zur funktionsrichtigen Auslösung einer sich als notwendig erweisenden Korrektur muss die jeweilige Rollwinkellage des fliegenden Geschosses relativ zu einer Bezugsebene gemessen werden. Anhand der Abweichung der wirklichen von der theoretischen Bahn' wird dann die RoI!winkellage des Geschosses relativ zur Bezugsebene bestimmt, in der der Korrekturimpuls auszulösen ist.

Insgesamt wird durch das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren bereits bei einmaliger Anwendung eines Korrekturimpulses von konstantem Betrag eine Verdoppelung der wirksamen Kampfentfernung mit geringem Aufwand erreicht. Selbstverständlich können damit nicht so grosse wirksame Kampfentfernungen erzielt werden wie mit einem Suchkopf- oder Leitstrahlverfahren. Die Kostenwirksamkeit ist aber im praktisch interessanten Entfernungsbereich weit höher als die von Lenkwaffen und grosser als die des unkorrigierten Schusses.

Bei einmaliger Korrektur wird der Antrieb für den Ausgleichsimpuls vorzugsweise pyrotechnisch gewonnen. Die Bahnkorrektur kann aber auch aerodynamisch (ζ. Β. unter Zuhilfenahme kurzzeitig ausfahrbarer Spoiler) erfolgen. In diesem Falle kann es zweckmässig sein, die Bahnkorrektur durch mehrfache Wiederholung von Einzelimpulsen konstanten Betrages, die alle etwa gleiche Richtung haben, zu bewirken. Dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, da^s alle Korrekturimpulse in der gleichen Drehphase der Geschossrotation ausgelöst werden_v Durch die Zahl der angewandten Korrekturimpulse kann die beobachtete Missweisung des Geschosses somit nicht nur der Richtung, sondern auch dem Betrag nach kompensiert werden, wodurch eine höhere wirksame Reichweite als bei einmaliger Korrektur erzielt wird.

7098U/Q123

Nachstehend wird anhand der beigefügten Zeichnungen das Verfahren der Steigerung der wirksamen Reichweite von Geschossen durch Impulskorrektur der Flugbahn erläutert und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Fig.I zeigt das Prinzip der Steigerung der wirksamen Reichweite von Geschossen durch Impulskorrektur der Flugbahn,

Fig.2 zeigt das Vektordiagramm der Geschwindigkeiten im Punkt der Flugbahnkorrektur.

Fig«3 zeigt das Diagramm der Funktionen bei der Durchführung der Impulskorrektur der Geschoßflugbafau

Fig.4 zeigt die Vorrichtung im Waffenträger für die Impulskorrektur der Geschoßflugbahn.

Fig.5 zeigt die Vorrichtung im Geschoß für die Auslösung des Korrekturimpulses,

In Fig.l ist das Prinzip der Impulskorrektur der Flugbahn aufgezeigt. Um bei gegebener Kampfentfernung das Ziel 1 erfolgreich bekämpfen zu können, müßte das Geschoß aus der Position des Waffenträgers 2 heraus auf die gestrichelt gezeichnete theoretische Trefferbahn 3 gebracht werden. Vor allem aufgrund des Abgangsfthlers von Waffe und Munition besteht aber nur eine geringe Wahrscheinlichkeit für das Erreichen dieser Trefferbahn. Bei gegebener Ausdehnung das Zieles besteht daher eine mit der Kampfentfernung abfallende Wahrscheinlichkeit für einen Treffer, wenn das Geschoß ganz auf seiner unkorrigierten Bahn 4 und 5 fliegen würde. Die mit dem Geschoßweg ansteigende Abweichung der Geschoßbahr von der theoretischen Trefferbahn 3 wird iu etwa iia Bereich des Gipfelpunktes deutlich feststellbar (Punkt 9). Durch einen Korrekturimpuls im Bahnpunkt 6, durch den sich die Geschoßflugbahn 7 nach dem Punkt 6 wieder der theoretischen Trefferbahn 3 annähert, wird die Treffwahrscheinlichkeit gegenüber dem unkorrigierten Schuß verbessert«

Wie aus Fig.2 ersichtlich, erfolgt die Richtungsänderung der Flugbahn durch vektorielle Addition der vom Korrekturimpuls erzeugten Quergeschwindigkeit Δ ν zur Schwerpunktsgeschwintiigkeit ν (4) , so daß die Richtung der Flugbahn um einen kleinen Winkel geändert wird, der sich im Bogenmaß als Quotient aus Betrag von Δν und Betrag von ν(4) ergibt.

7098U/0123

Der Betrag von Δ ν wird vorzugsweise konstant gehalten und so groß angesetzt, daß die Verbesserung an Treffwahrscheinlichkeit unter den gegebenen Bedingungen optimal ist. Die Richtung des Korrekturimpulses 8, zu der dann Δ ν parallel liegt, verläuft vorzugsweise unter 45 gegenüber der Horizontalen bzw. Vertikalen in der Ebene senkrecht zur Flugbahn 4 im Punkt 6. Für das Korrektur-Verfahren ist es wichtig, daß sich der neue Geschwindigkeitsvektor ν(7)der Richtung nach von ν(40 unterscheidet. Der Unterschied in den Beträgen ist praktisch ohne Bedeutung. . Der Korrektor-Impuls bewirkt also eine Änderung der Richtung der Bahn um den kleinen Winkel im Bogenmass Betrag von Δ ν dividiert durch Betrag von v(4). Die Ebene, in der dieser Winkel liegt, ist die, in der Δ ν liegt. Δ ν hat die Gegenrichtung des Korrektur-Impulses und liegt in der Ebene senkrecht zur Flugbahn 4 im Punkt 6 (Fig. 2), und zwar in dieser Ebene vorzugsweise unter 45° gegenüber der Horizontalen bzw. Vertikalen, Der Lagequadrant von Δ ν wird durch die auszumessende Geschossablage bestimmt.

Wie aus Fig.3 ersichtlich, wird der Waffenträger für die Durchführung der Impulskorrektur zusätzlich mit einer optronischen Automatik versehen, mit welcher die Geschoßablage von der Trefferbahn vermessen, das Erfordernis einer Korrektur beurteilt und im Bedarfsfälle ihre Richtung angegeben werden kann. Das fliegende Geschoß, welches im allgemeinen eine Rollbewegung um seine Längsachse ausführt, ist auf seiner Mantelfläche mit einem Korrekturelenient versehen, so daß der Korrekturimpuls in der Querschnittsebene durch den Schwerpunkt des Geschosses wirksam wird. Die noch zu erfüllenden Funktionen des Feststellens des Rollwinkels; des Geschosses gegenüber einem erdfesten Bezugswert, des Feststellens des für die Korrektur richtigen Rollwinkais und des Aus- ■ lösens der Korrektur werden vorzugsweise auf das Geschoß verlagert (in Fig.3 rechts durch die Doppelpfeile angedeutet). Jedoch können aufgrund taktischer oder technologischer Erfordernisse diese Funktionen auch ganz oder teilweise vom Waffenträger mitübernommen werden.

In Fig.4 ist c-ie bevorzugte Ausführungsforr der Korrektur-Vorrichtung im Waffenträger dargestellt. Mit dem Ballistischen Rechner werden dort die Waffe 10, die Optik 11 für die automatische Ablagemessung des Geschosses und die Laser-Lichtquelle 12, die zum Beleuchten des fliegenden

7098U/Q123 -^!*

Geschosses zwecks Rollwinkelmessung und zur Übertragung der mit 10 ermittelten Korrekturdaten dient, eingerichtet. Die Automatik zur Ablagemessung 11 wird auf den Punkt 9 (Fig.l) der theoretischen Trefferbahn 3 gerichtet. Die Ebene senkrecht zur Trefferbahn 3 im Punkt 9 wird vorzugsweise in Quadranten eingeteilt (ähnlich wie in Fig.2 für die Ebene senkrecht zur Flugbahn 4 im Punkt 6 angedeutet), so daß allein durch Angabe des Ablage-Quadranten des fliegenden Geschosses die Richtung des Korrektur-Impulses 8 (Fig.2) festgelegt ist.

Wie aus Fig.5 ersichtlich, werden die Daten über den Ablage-Quadranten des Geschosses bevorzugt mit Laser-Licht zum Empfangselement 13 im Geschoßheck übertragen, gleichzeitig wird irn Empfangselement 13 die Rollwinkelmessung durchgeführt. Sobald für das Korrekturelement IA der für die Korrektur richtige Rollwinkel auftritt, wird über das Koinzidenz-Glied 15 der Sprengimpuls aus dem Korrektur-Element 14 ausgelöst. Der für die Ablagemessung zur Markierung des Geschosses für die Optik 11 am Geschoßheck angebrachte Leuchtsatz 15 arbeitet vorzugsweise unabhängig von der Auslösevorrichtung für den Korrektur-Impuls. Im Bedarfsfalle könnte es jedoch auch zur Übertragung von geschoßintern gemessenen Daten verwendet werden, die dann am Ausgang der Optik 11 (Fig.4) anfallen wurden.

709814/0123

Claims

Fa tentans prüche :

My Verfahren zur Steigerung der wirksamen Reichweite von Geschossen gegen Einzelziele, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ausüben eines Impulses auf den Schwerpunkt des Geschosses die Flugbahn eine plötzliche Richtungsänderung erfährt, so dass dadurch die sonst in den Nachbarbereich eines Sieles treffenden Schüsse in den Zielbereich hineingeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur durch Beobachtung der Ablage des Geschosses gegenüber einem solchen theoretischen Bahnpunkt ermittelt wird, den das unkorrigierte Geschoss durchlaufen müsste, wenn es zu einem Treffer führen sollte.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Richtung des Korrekturimpulses an die Bahnabweichung angepasst wird, während der Betrag des Impulses vorzugsweise konstant gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in etwa senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor der Schwerpunktsbahn des Geschosses stehende Korrekturimpuls einen gleichgerichteten Geschwindigkeitsvektor bewirkt, dessen Betrag klein gegenüber dem der Schwerpunktsbahn ist,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schwachen Korrekturimpulse sowohl mit pyrotechnischen Mitteln als· auch aerodynamisch wiederholt ausgeübt werden können, indem die Impulsfolge mit der Drehfrequenz des Projektils synchronisiert wird.

7098U/0123