DE4306913A1 - Feuerleiteinrichtung für, insbesondere mobile, Flugabwehrsysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerleiteinrichtung für, insbesondere mobile, Flugabwehrsysteme, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einer bekannten Feuerleiteinrichtung für einen Flugabwehrkanonenpanzer (CH 665 493 A5) umfaßt der Zielverfolgungssensor ein Folgeradar, das das Ziel automatisch verfolgt und kontinuierlich vermessene Zieldaten, wie Zielposition, Geschwindigkeit und Beschleunigung, liefert, sowie einen Laserentfernungsmesser, der eine redundante, störsichere Messung der Zielentfernung liefert. Die Zieldaten des Folgeradars und des Laserentfernungsmessers werden an den Richtwinkelrechner übergeben, der daraus die Richtwinkel nach Vorhalt und Aufsatz für Turm und Waffe unter Berücksichtigung der Tageseinflüsse, wie Geschoß-Anfangsgeschwindigkeit, Luftdruck, Temperatur, Windstärke und Windrichtung, ermittelt.

Folgeradar, Laserentfernungsmesser und Waffe sind autonome Systeme, die mittels Nachführrechner miteinander gekoppelt sind.

Bei einer bekannten Feuerleiteinrichtung der eingangs genannten Art für mit Lenkflugkörpern, wie Stinger, Mistral oder dgl., ausgerüsteten Flugabwehrsystemen werden als Zielverfolgungssensoren optische Sensoren, wie TV-Kamera und/oder Infrarotkamera, verbunden mit einem Laserentfernungsmesser eingesetzt. Da Lenkflugkörper über einen eigenen Zielsuchkopf verfügen, der in der Regel auf Infrarotbasis arbeitet, ist zur baulichen Vereinfachung der Zielverfolgungssensor starr mit der in Elevation schwenkbaren Abschußvorrichtung für die Lenkflugkörper gekoppelt und beide zusammen auf einer im Azimut drehbaren Plattform angeordnet. Auf diese Weise sind die Sichtlinie des Zielverfolgungssensors und die Längsachse der Abschußvorrichtung für die Lenkflugkörper stets annähernd parallel zueinander ausgerichtet, so daß zum Nachführen des Zielverfolgungssensors die Steuereinheit nur die Plattform in Azimut und die Abschußvorrichtung in Elevation entsprechend den vom Nachführrechner erzeugten Nachführsignalen nachstellen muß. Während der Zielverfolgung ist dabei die Sichtlinie des Zielsuchkopfes des Lenkflugkörpers mit der Achse der Abschußvorrichtung fluchtend und damit, wie die Sichtlinie des Zielverfolgungssensors, auf das Ziel gerichtet. Vor Schußfreigabe erfolgt eine Zielaufschaltung durch den stabilisierten Zielsuchkopf des Lenkflugkörpers, wonach die Plattform um den Vorhalt in Azimut und die Abschußvorrichtung um den Aufsatz in Elevation verschwenkt wird. Dies hat zur Folge, daß nunmehr der Zielsuchkopf des Lenkflugkörpers das Ziel verfolgt, jedoch die Sichtlinie des Zielverfolgungssensors und der Lenkflugkörper selbst um die Richtwinkel verschwenkt werden und auf den errechneten Treffpunkt, dem sog. "kill point", weisen, mithin nicht mehr auf das Ziel gerichtet sind. Dieser dadurch bedingte Zielverlust des Zielverfolgungssensors beim Abfeuern des Lenkflugkörpers hat den Nachteil, daß zur Durchführung eines Zweitschusses auf das gleiche Ziel durch eine zweite Abschußvorrichtung, die mit der ersten Abschußvorrichtung starr gekoppelt ist und stets an deren Einstellbewegung teilnimmt, das Ziel erst wieder neu gesucht und dann an den Zielverfolgungssensor übergeben werden muß. Die damit benötigte, nicht unbeträchtliche Zeitspanne bis zum Auslösen des Zweitschusses beeinträchtigt in vielen Fällen die Kampfkraft des Flugabwehrsystems. Das gleiche Problem tritt auf, wenn nach Abfeuern des Erstschusses ein zweites Ziel bekämpft werden soll, das unweit des verfolgten Ziels fliegt und daher stets im Gesichtsfeld des Zielverfolgungssensors liegt. Durch den Zielverlust des Zielverfolgungssensors beim Abfeuern des Lenkflugkörpers geht auch das Zweitziel verloren und muß danach wieder neu aufgefaßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerleiteinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei Zielaufschaltung vor Schußfreigabe und der damit verbundenen Verstellung der Abschußvorrichtung um die erforderlichen Richtwinkel in Azimut und Elevation der Zielkontakt des Zielverfolgungssensors erhalten bleibt.

Die Aufgabe ist bei einer Feuerleiteinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Feuerleiteinrichtung werden die mit der Zielaufschaltung verbundenen Verstellungen des Zielverfolgungssensors vor Schußfreigabe der Lenkflugkörper um Vorhalt und Aufsatz durch eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Verschwenkung der Sichtlinie des Zielverfolgungssensors kompensiert. Dies wird bewirkt durch entsprechende Verstellung des in der Sichtlinie angeordneten zweiachsig verschwenkbaren Schwenkspiegels. Der Zielverfolgungssensor bleibt damit auch nach Schußfreigabe stets auf das Ziel aufgeschaltet. Ein Zweitschuß auf das Ziel oder ein weiterer Schuß auf ein im Gesichtsfeld des Zielverfolgungssensors vorhandenes Zweitziel ist in kürzester Zeit nach Bildung von Vorhalt und Aufsatz durch den Richtwinkelrechner und erneuter Einstellung der Abschußvorrichtung möglich. Das zeitaufwendige Suchen und die Übergabe des Ziel an den Zielverfolgungssensor entfällt vollständig, so daß die benötigte Zeit bis zum Auslösen des zweiten Schusses beträchtlich reduziert ist. Damit wird die Kampfkraft des Feuerleitsystems wesentlich gesteigert.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Feuerleiteinrichtung mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Blockschaltbilddarstellung einer Feuerleiteinrichtung für ein mobiles Flugabwehrsystem mit Lenkflugkörpern,

Fig. 2 und 3 jeweils eine perspektivische Darstellung des konstruktiven Aufbaus der Feuerleiteinrichtung in Fig. 1 bei Zielverfolgung (Fig. 2) und nach Zielaufschaltung (Fig. 3),

Fig. 4 einen Längsschnitt eines Sensorgehäuses der Feuerleiteinrichtung in Fig. 2 und 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.

Die in Fig. 1 nur prinzipiell im Blockschaltbild dargestellte Feuerleiteinrichtung für ein mobiles Flugabwehrsystem weist eine Plattform 10, die um eine Vertikalachse 11 drehbar gelagert ist, und zwei auf der Plattform 10 angeordnete Abschußvorrichtungen 12, 13, sog. Launcher, auf, die zum Abschuß von hier nicht dargestellten Lenkflugkörpern mit Infrarot-Zielsuchkopf ausgelegt sind. Die beiden Abschußvorrichtungen 12, 13 sind starr miteinander gekoppelt und um eine Horizontalachse 14 schwenkbar, wozu sie mit Wellenstummeln 15, 16 in zwei plattformfesten Drehlagern 17, 18 aufgenommen sind. Die Drehlager 17, 18 sind in zwei Lagerböcken 19, 20 integriert, die im Abstand voneinander angeordnet sind und rechtwinklig von der Plattform 10 abstehen (vgl. auch Fig. 2 und 3). Zwischen den Lagerböcken 17, 18 ist ein Sensorgehäuse 21 angeordnet, das mit den beiden Wellenstummeln 15, 16 drehfest verbunden und somit starr mit den beiden Abschußvorrichtungen 12, 13 gekoppelt ist. Die beiden Abschußvorrichtungen 12, 13 und das Sensorgehäuse 21 werden von einem Stellantrieb 22 im Azimut um die Horizontalachse 14 verschwenkt. Zur Drehung der Plattform 10 um ihre Vertikalachse 11 ist ein Stellantrieb 23 vorgesehen, der beispielsweise die Plattform 10 über ein mit einer Außenverzahnung an der Plattform 10 kämmendes Antriebszahnrad 24 antreibt.

Die Feuerleiteinrichtung weist mindestens einen Zielverfolgungssensor 25 auf, der hier eine TV-Kamera 26 für Tagsicht, eine Infrarot-Kamera 27 für Nachtsicht und einen Laserentfernungsmesser 28 zur Messung der Zielentfernung umfaßt. Die Sichtlinie des im Sensorgehäuse 21 installierten Zielverfolgungssensors 25 ist über einen Schwenkspiegel 29 und über ein Ausblickfenster 30 im Sensorgehäuse 21 (Fig. 5) nach außen geführt. In Fig. 4 und 5 ist die Sichtlinie der IR-Kamera 27 mit 31 und die Sichtlinie des Laserentfernungsmessers 28 mit 32 bezeichnet. Die Sichtlinie der TV-Kamera 26 (diese ist nur in Fig. 1 als Block dargestellt) ist nicht eingezeichnet, kann aber, da IR-Kamera 27 und TV-Kamera 26 nur wechselweise betrieben werden, mit der Sichtlinie 31 der IR-Kamera 27 zusammenfallen. Der Schwenkspiegel 29 ist, wie in Fig. 1 symbolisch angedeutet, zweiachsig, und zwar vertikal und horizontal, schwenkbar gelagert. Die Schwenkung des Spiegels 29 um seine beiden Achsen erfolgt durch einen Spiegelantrieb 33, der, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, durch zwei Stellmotoren 331 und 332 realisiert wird, die den Schwenkspiegel 29 um dessen horizontale bzw. vertikale Schwenkachse 34 bzw. 35 drehen.

In Fig. 4 und 5 ist das Sensorgehäuse 21 im Längsschnitt in zwei verschiedenen Schnittführungen dargestellt. Das Sensorgehäuse 21 ist zweiteilig ausgebildet und nimmt im linken, kappenförmigen Gehäuseteil 211 den Zielverfolgungssensor 25 mit TV-Kamera 26, IR-Kamera 27 und Laserentfernungsmesser 28 und im rechten, daran angeflanschten Gehäuseteil 212 den Schwenkspiegel 29 mit Spiegelantrieb 33 auf. Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, ist der rechte Gehäuseteil 212 mit einer Haube 36 abgedeckt, so daß nach Entfernen der Haube 36 der Schwenkspiegel 29 und der Spiegelantrieb 33 zugänglich sind. Links und rechts am Sensorgehäuse 21, also einerseits am Gehäuseteil 211 und andererseits am Gehäuseteil 212, sind zwei Zentrierstutzen 37, 38 einstückig mit dem Sensorgehäuse 21 ausgebildet, die über die Wellenstummel 15, 16 der Abschußvorrichtungen 12, 13 greifen und mit diesen drehfest verbunden sind. Dabei ist das Sensorgehäuse 21 so zu den Abschußvorrichtungen 12, 13 ausgerichtet, daß die Sichtlinien 31, 32 des Zielverfolgungssensors 25 bei in Grundstellung sich befindlichem Schwenkspiegel 29 exakt parallel zu den Längsachsen 39, 40 der beiden Abschußvorrichtungen 12, 13 verläuft, wie dies in Fig. 2 schematisch angedeutet ist.

Der Zielverfolgungssensor 25 wird nach Zielauffassung ständig dem Flugziel nachgeführt und vermißt dabei laufend die Zieldaten, wie Zielposition, Zielgeschwindigkeit und Zielentfernung. Ein mit dem Zielverfolgungssensor 25, und zwar mit der TV-Kamera 26 oder IR-Kamera 27, verbundener Nachführrechner 41 generiert aus der Ablage der Zielposition von der Sichtlinie des Zielverfolgungssensors 25 (Sichtlinie 31 der TV-Kamera 26 oder IR-Kamera 27) Nachführsignale in Azimut und Elevation, die einer Steuereinheit 46 zugeführt werden. Die Steuereinheit 46 verschwenkt in Abhängigkeit von diesen Nachführsignalen über die Stellantriebe 22, 23 die Abschußvorrichtungen 12, 13 mit Sensorgehäuse 21 und Plattform 10. Die laufend von dem Zielverfolgungssensor 25, und zwar von der TV-Kamera 26 oder IR-Kamera 27 und dem Laserentfernungsmesser 28, ausgegebenen Zieldaten werden einem Richtwinkelrechner 42 zugeführt, der hieraus und unter Zugrundelegen der Schußdaten der Lenkflugkörper den voraussichtlichen Treffpunkt (kill point) von Lenkflugkörper und Ziel sowie die hierfür erforderlichen Richtwinkel "Vorhalt" und "Aufsatz" des Lenkflugkörpers beim Abschuß errechnet. Diese Richtwinkel werden vom Richtwinkelrechner 42 der Steuereinheit 46 zugeführt, die unmittelbar vor Schußfreigabe den Vorhalt auf die Plattform 10 und den Aufsatz auf die Abschußvorrichtung 12, 13 und dem damit verbundenen Sensorgehäuse 21 aufschaltet, d. h. die Plattform 10 über den Stellantrieb 23 um einen den Vorhalt entsprechenden Azimutwinkel α und die Abschußvorrichtungen 12, 13 mit Sensorgehäuse 21 über den Stellantrieb 22 um einen den Aufsatz entsprechenden Elevationswinkel verschwenkt (Fig. 3). Im Moment der Vorhalt- und Aufsatzaufschaltung auf Plattform 10 und Abschußvorrichtungen 12, 13 steuert die Steuereinheit 46 den Spiegelantrieb 33 des Schwenkspiegels 29 mit den Richtwinkeldaten so an, daß der Schwenkspiegel 29 um einen den Vorhalt und Aufsatz jeweils entsprechenden Azimut- und Elevationswinkel α, ε entgegen der Verstellrichtung von Plattform 10 und Abschußvorrichtungen 12, 13 verstellt wird. Dies hat zur Folge, daß, wie in Fig. 3 angedeutet ist, die Längsachsen 39, 40 der Abschußvorrichtungen 12, 13 weg vom Flugziel auf den sog. "kill point" weisen, während durch die gegensinnige Verstellung des Schwenkspiegels 29 die Sichtlinien 31, 32 des Zielverfolgungssensors 25 auf das Flugziel ausgerichtet bleiben, so daß trotz Verschwenken des Sensorgehäuses 21 mit den Abschußvorrichtungen 12, 13 in Richtung "kill point" der Zielkontakt des Zielverfolgungssensors 25 erhalten bleibt.

In Fig. 2 und 3 ist der Vollständigkeit halber noch die Sichtlinie des auf Infrarotbasis arbeitenden Zielsuchkopfes eines in der Abschußvorrichtung 12 abschußbereiten Lenkflugkörpers eingezeichnet. Diese Sichtlinie ist mit 43 bezeichnet. Während der Zielverfolgung (Fig. 2) ist die Sichtlinie des IR-Suchkopfes fest auf die Längsachse 39 der Abschußvorrichtung 12 gekoppelt. Sichtlinie 43 des IR-Suchkopfes und Längsachse der Abschußvorrichtung 12 fluchten miteinander. Mit Aufschalten von Vorhalt und Aufsatz auf die Abschußvorrichtung 12 werden die Zieldaten auf den IR-Suchkopf des Lenkflugkörpers aufgeschaltet und dessen Sichtlinie 43 gleichzeitig von der Längsachse der Abschußvorrichtung 12 entkoppelt. Die Sichtlinie 43 des IR-Suchkopfes richtet sich damit auf das Ziel aus. Dies ist in Fig. 3 durch die punktierte Sichtlinie 43 des IR-Suchkopfes dargestellt. Gegenüber dieser, auf das Ziel ausgerichteten Sichtlinie des IR-Suchkopfes ist die Längsachse 39 der Abschußvorrichtung im Azimut um den Vorhalt α und in Elevation um den Winkel ε verschwenkt, wie dies in Fig. 3 eingezeichnet ist, wobei die Längsachse 39 der Abschußvorrichtung 12 auf den vorausberechneten "kill point" weist. Die gleiche Beschreibung trifft auch auf die Abschußvorrichtung 13 und auf den in diese abschußfertig eingesetzten Lenkflugkörper zu.

Da die zweite Abschußvorrichtung 13 immer exakt gleich mit der ersten Abschußvorrichtung 12 ausgerichtet ist und der Zielverfolgungssensor 25 bei Aufschalten von Vorhalt und Aufsatz auf die Abschußvorrichtungen 12, 13 den Zielkontakt durch die gegensinnige Schwenkverstellung des Schwenkspiegels 29 nicht verliert, kann nach Abfeuern der Abschußvorrichtung 12, nach erneutem Zielvermessen mit Berechnung von Aufsatz und Vorhalt durch den Richtwinkelrechner 42 und nach Einstellen des neuen Aufsatzes und Vorhalts an der Abschußvorrichtung 13 relativ schnell ein zweiter Lenkflugkörper aus der Abschußvorrichtung 13 auf das Flugziel abgefeuert werden. In gleicher Weise kann alternativ auch ein zweites Ziel bekämpft werden, das relativ eng zu dem verfolgten Flugziel fliegt und damit ständig im Gesichtsfeld des Zielverfolgungssensors 25 vorhanden ist. Nach Abfeuerung der Abschußvorrichtung 12 auf das verfolgte Ziel kann die Sichtlinie 31, 32 des Zielverfolgungssensors 25 schnell auf das Zweitziel eingestellt und dieses in gleicher Weise vermessen und bekämpft werden. Die Zeitspanne, die für die erneute Bekämpfung eines Ziels durch die zweite Abschußvorrichtung 13 nach Abfeuern der ersten Abschußvorrichtung 12 benötigt wird, ist dabei sehr klein, wodurch die Kampfkraft des Flugabwehrsystems beträchtlich gesteigert wird.

Zur einwandfreien Funktion des Zielverfolgungssensors 25 ist eine Stabilisierung von dessen Sichtlinien 27, 28 unerläßlich. Dieses ist durch den in die Sichtlinien 27, 28 eingeschalteten Schwenkspiegel 29 relativ einfach zu erzielen, wozu eine Stabilisierungselektronik 44 entsprechende Steuersignale erzeugt, die von der Steuereinheit 46 zu einer entsprechenden Ansteuerung des Stellantriebs 33 für den Schwenkspiegel 29 umgesetzt werden. Nachführrechner 41, Richtwinkelrechner 42, Steuereinheit 46 sowie Stabilisierungselektronik 44 sind in einem Elektronikkasten 45 zusammengefaßt, der bevorzugt an dem Sensorgehäuse 21 angeflanscht ist, wie dies in Fig. 2 und 3 skizziert ist. Die Übertragung der Steuersignale von der Steuereinheit 46 an den Stellantrieb 23 für die Plattform 10 erfolgt über Schleifringe 47.

Claims (3)

1. Feuerleiteinrichtung für, insbesondere mobile, Flugabwehrsysteme mit einer um eine Vertikalachse (11) drehbaren Plattform (10), mit mindestens einer auf der Plattform (10) angeordneten, um eine Horizontalachse (14) schwenkbaren Abschußvorrichtung (12, 13) für mit Zielsuchkopf ausgestatteten Lenkflugkörpern, mit mindestens einem mit der Abschußvorrichtung (12, 13) starr gekoppelten, optischen Zielverfolgungssensor (25), der laufend Zieldaten, wie Zielposition, Zielgeschwindigkeit, Zielentfernung, bestimmt, mit einem mit dem Zielverfolgungssensor (25) verbundenen Richtwinkelrechner (42), der aus den Zieldaten den voraussichtlichen Treffpunkt von Lenkflugkörper und Flugziel sowie die hierfür erforderlichen Richtwinkel "Vorhalt" und "Aufsatz" des Lenkflugkörpers für dessen Abschuß errechnet, mit einem mit dem Zielverfolgungssensor (25) verbundenen Nachführrechner (41), der aus Ablagen der Zielposition von der Sichtlinie (31) des Zielverfolgungssensors (25) Nachführsignale in Azimut und Elevation erzeugt, und mit einer mit dem Nachführ- und Richtwinkelrechner (41, 42) verbundenen Steuereinheit (46) mit Stellantriebe (23, 22) für Plattform (10) und Abschußvorrichtung (12, 13), die in Abhängigkeit von den Nachführsignalen die Plattform (10) im Azimut und die Abschußvorrichtung in Elevation verschwenkt und vor Schußfreigabe den Vorhalt auf die Plattform (10) und den Aufsatz auf die Abschußvorrichtung (12, 13) aufschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtlinie (31, 32) des Zielverfolgungssensors (25) über einen vertikal und horizontal schwenkbaren Schwenkspiegel (29) geführt ist und daß ein den Schwenkspiegel (29) antreibender Spiegelantrieb (33) von der Steuereinheit (46) so gesteuert ist, daß der Schwenkspiegel (29) um einen dem Vorhalt und Aufsatz jeweils entsprechenden Azimut- und Elevationswinkel (α, ε) entgegen der Verstellrichtung von Plattform (10) und Abschußvorrichtung (12, 13) verstellt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkspiegel (29) zweiachsig elektronisch stabilisiert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielverfolgungssensor (25) und der Schwenkspiegel (29) mit Spiegelantrieb (33) im Innern eines ein Ausblickfenster (30) aufweisenden Sensorgehäuses (21) untergebracht sind und daß das Sensorgehäuse (21) an einer in plattformfesten Drehlagern (17, 18) aufgenommenen Schwenkwelle (15, 16) der Abschußvorrichtung (12, 13) starr befestigt ist.