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Einrichtung zum Messen der Treffgenauigkeit beim Beschiessen von fliegenden Zielobjekten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Treffgenauigkeit von fliegenden Zielen, die mittels eines Radarrichtgerätes dauernd anvisiert werden, wobei die Zielechozeichen in einem Entfernungsfenster geführt und mittels einer Demodulationsvorrichtung nach Seite und Höhe zwecks automatischer Verfolgung des Zielobjektes vermessen werden.
Es erscheint praktisch unmöglich, die Echozeichen von Geschossen auszuwerten, die direkt am Ziel vorbeifliegen bzw. das Ziel treffen, d. h. sich in gleicher Entfernung vom Radarrichtgerät wie das Zielobjekt befinden, und deren Echozeichen darum vom Entfernungsfenster durchgelassen werden.
Darum wird nach vorliegender Erfindung vorgesehen, dass ein Radarrichtgerät mit zwei zusätzlichen Empfangskanälen, die je ein Entfernungsfenster (F1, F2) und eine Demodulationsvorrichtung umfassen (D1, D2) verwendet wird, wobei die Entfernungsfenster so gesteuert werden, dass sie nur Echozeichen von Objekten durchtreten lassen, die sich in je einem bestimmten Distanzbereich vor oder hinter dem Zielobjekt befinden, zum Zwecke, die Geschosse während des Durchfliegens dieser beiden Distanzbereiche nach Seiten- und Höhendifferenzen gegenüber der Radar- richtachse vermessen zu können und damit die Voraussetzungen dafür zu schaffen,
durch Interpolation oder Extrapolation dieser Ablagefehler-Koordinaten- paare die Ablagefehler der Geschosse beim direkten Vorbeifliegen am Zielobjekt zu ermitteln.
Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem Erfindungsprinzip ausgebildeten Radarrichtgerätes ist in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt, und Fig.2 zeigt die geometrische Situation bei der Anwendung des Erfindungsprinzips.
Das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Radar- richtgerät entspricht beispielsweise dem Scanning- Typ, in welchem von einem Radarspiegel RS aus ein keulenförmiges Strahlbündel ausgesandt wird, das auf einem Kegelmantel um die Richtachse RA herum gedreht wird. Eine Sender-Empfängeranordnung ER bekannter Bauart erzeugt Video-Signale, mit den empfangenen Echozeichen, welche drei verschiedenen Entfernungsfenstern F0, F1, F2 zugeführt werden.
Das Fenster F0 ist dazu bestimmt, die Echozeichen E0 des Zielobjektes durchtreten zu lassen und wird deshalb mit einer zur momentanen Zielentfernung r0 proportionalen Steuerspannung gesteuert, die in einem Distanziermittlungs-Servosystem Sr gewonnen wird. Es ist gemäss der in Fig. 2 dargestellten Situation vorgesehen, die beiden Zusatzfenster F1 und F2 je in einer bestimmten Distanzdifferenz Ar vor und hinter dem Hauptfenster F0 zu führen.
Darum wird an einem Potentiometer P eine dieser vorgesehenen Distanzdifferenz Ar proportionale Spannung erzeugt, die von der Steuerspannung r0 einerseits subtrahiert wird, um die Steuerspannung r1 = r0 - Ar für das Entfernungsfenster F1 zu erhalten und anderseits zur Spannung r0 addiert wird, um die Steuerspannung r2 = r0 + Ay für das Entfernungsfenster F2 erhalten.
Damit sind die Voraussetzungen dafür gegeben, dass durch das Fenster F0 nur Echozeiten E0 durchtreten können, die von Objekten in der Zieldistanz r0 reflektiert werden, während von den Fenstern F1 bzw. F2 nur Echozeichen El bzw. E2 durchgelassen werden, die von Objekten in der Entfernung r1 = r0 + Ar bzw. r2 = r0 + Ar reflektiert werden. Diese Echozeichen werden zu Demodulationsvor- richtungen D0 bzw. D1 bzw.
D2 bekannter Bauart geleitet, welche dazu bestimmt sind, Fehlerspannungs- komponentenpaare Aa0, AA bzw. A2! 1, Aal bzw. Aal,
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AA2, d. h. die Lagefehler des Zielobjektes bzw. der Geschosse gegenüber der Richtachse RA nach Seite a und Höhe A, zu ermitteln.
Die den Lagefehler-Komponenten Aa0 bzw. AAO des Zielobjektes entsprechenden Messspannungen werden als Steuerspannungen zu Servosystemen Sa bzw. SA geführt, welche in bekannter Weise dazu bestimmt sind, die Radarrichtachse RA nach Seite bzw. Höhe so zu verschwenken, dass diese Ablagefehler Aa0 bzw. AAO praktisch stets den Wert Null haben, d. h., dass also die Radarrichtachse RA dauernd auf das Zielobjekt gerichtet bleibt, das sich gemäss Fig.2 beispielsweise auf der Flugbahn BO bewegt.
Die Lagefehler Aal, AAl bzw. Aal, JA1 von Geschossen hingegen, welche sich in der Distanz Jr vor bzw. hinter dem Zielobjekt befinden, d. h. deren Echozeichen E1 bzw. E2 in den Demodulationsvor- richtungen D I bzw. D2 ausgenatet werden, sollen einer Kathodenstrahl-Oszillographen-Röhre S zugeführt werden, um die Lagen der Geschosse beim Durchfliegen der Distanzbereiche F1 bzw. F2 auf deren Bildschirm anzeigen zu können.
Damit nicht beiden Demodulationsvorrichtungen Dl und D2 eine besondere Anzeigeröhre S zugeordnet werden muss, sondern auf dem Bildschirm einer einzigen Röhre beide Lagen der Geschosse relativ zur Radarricht- achse d. h. zum Bildflächenzentrum 0 angezeigt werden können, sind besondere Massnahmen vorzusehen. Die Echozeichen El bzw. E2 werden auch zu Pegelanzeigern Q1 bzw. Q_2 geleitet, welche ihren Zustand, d. h. ihre Ausgangsspannung deutlich ändern, wenn statt nur der Rauschsignale Echozeichen El bzw. E2 auf den betreffenden Leitungen empfangen werden. Sie erzeugen also Ausgangsspannungen l oder 0, je nachdem, ob ihnen Echozeichen zugeführt werden oder nicht.
Eine Logikschaltung T ist dazu bestimmt und ausgebildet, an ihren Ausgangsklemmen a0, a1, a2 diskrete Steuerspannungen U0 bzw. U1 bzw. U2 zu erzeugen, je nach dem, welche Kombination von Ausgangsspannungen der Pegelanzeiger Q1 und Q2 ihr zugeführt werden. Wenn beide Eingangsspannungen der Logikschaltung T den Wert 0 haben (Kombination 00) wird an der Klemme A0 eine Spannung U0 erzeugt, welche die Strahlinten- sität in der Anzeigeröhre S auf den Wert 0 zurückregelt.
Wenn die erste Eingangsspannung den Wert 1 und die zweite den Wert 0 hat (Kombination 10), wird an der Klemme A l eine Spannung U1 erzeugt, welche die Umschalter CA und Ca in die Stellung 1 stellt. Wenn die zweite Eingangsspannung zur Logikschaltung T den Wert 1 und die erste den Wert 0 hat, (Kombination 01) wird an der Ausgangsklemme A2 eine Spannung erzeugt, welche die Umschalter CA und Ca in die Stellung 2 verstellt. Wenn beide Eingangsspannungen den Wert 1 haben (Kombination 11), werden abwechslungsweise die Spannungen U1 und U2 erzeugt, d. h. die Umschalter C2 und Ca werden periodisch umgeschaltet. Die beweglichen Kontakte der Umschalter Ca und CA sind an je eines der beiden Strahlenablenksysteme der Kathodenstrahlröhre S angeschaltet.
In der Stellung 1 der beiden Umschalter werden die Ausgänge JA1 und Jal des Demodulators D1 in der Röhre S ausgewertet und in der Stellung 2 dieser Umschalter die Ausgänge Aal und J22 des Demodulators D2. Die Bildfläche der Röhre Sistziemlich stark nachleuchtend ausgebildet, so dass ein Bildfleck eine gewisse Zeit bestehen bleibt, auch wenn der ihn erzeugende Kathodenstrahl schon gelöscht an eine andere Stelle abgelenkt worden ist.
Unter diesen Voraussetzungen ist die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung leicht einzusehen. Es wird dabei auch auf die Fig. 2 verwiesen. Ein zu beschiessendes Flugzeug 0, das sich auf der Flugbahn BO bewegt, wird von einem Radarricht- gerät Ri aus, dessen Schema in Fig. 1 dargestellt ist, dauernd anvisiert, indem seine Richtachse RA dauernd auf dieses Objekt 0 gerichtet bleibt. Das Entfernungsfenster F0 des Richtgerätes lässt dabei nur Echozeichen E0 von solchen Objekten durchtreten, die sich etwa in der momentanen Entfernung r0 des Zielobjektes 0 vom Radarrichtgerät Ri befinden.
Das Fenster F0 ist in Fig. 2 als senkrecht zur Ra- darrichtachse RA orientierte Bildebene dargestellt. Tatsächlich müsste es aber als Prisma gezeichnet werden, dessen Basisflächen etwas vor und hinter dem Zielobjekt liegen würden. Die Prismalänge beträgt etwa 80-100 m. Die beiden Fenster F1 und F2 liegen bezüglich des Fensters F0 um gleiche Distanzdifferenzen Ar = etwa 100-400 m vor bzw. hinter dem Fenster F0.
Es sei nun angenommen, dass das Zielobjekt 0 von einem Geschütz oder Raketenwerfer aus beschossen werde, wobei mit Hilfe irgendwelcher Richt- und Steuerorgane z. B. Flabvisieren, automatischen Feuerleitgeräten, Raketensteuerungen usw. erreicht werde, dass die Geschosse sich auf Bahnen Bg bewegen, die annähernd durch das Zielobjekt 0 führen. Um nun den Zielfehler messen zu können, wäre es wünschenswert, den Ablagefehler f 0 der Geschosse in der Fensterebene F0 d. h. in der Zielebene nach Seite a und Höhe 2 zu bestimmen.
Mit Hilfe eines üblichen Radarrichtgerätes ist das nun nicht möglich, weil das vom Geschoss reflektierte Echozeichen praktisch neben dem grösseren, vom Zielobjekt reflektierten Echozeichen nicht festzustellen ist. Mit einem Radarrichtgerät gemäss Fig. 2 ist das aber indirekt möglich. Es wird nämlich die Fehlerkorrektur f I bzw. f 2 der Geschosse in bezug auf die Radarrichtachse RA beim Durchfliegen des Fensters FI bzw. des Fensters F2 gemessen. Dies ist mit dem in Fig. 2 dargestellten Richtgerät möglich.
Solange nämlich kein Geschoss das Fenster Fl durchfliegt, empfängt die Logikschaltung T die Kombination 00, d. h. auf dem Bildschirm der Röhre S erscheint kein Zeichen. Wenn ein Geschoss das Fenster F1 durchfliegt, empfängt die Logikschaltung T
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die Kombination 10, und auf dem Bildschirm der Röhre S erscheint das Zeichen El, welches den Ablagefehler f l vom Schirmzentrum 0, d. h. von der Radarrichtachse RA hat. Wenn nach etwa 100-500 msec das Geschoss durch das Fenster F2 fliegt, empfängt die Logikschaltung T die Kombination 01, und es erscheint auf dem Bildschirm der Röhre S das Echozeichen E2 mit dem Ablagefehler f2. Sofern die Röhre genügend lange nachleuchtet, können beide Echozeichen El und E2 miteinander auf dem Bildschirm beobachtet und z.
B. photographiert werden. Durch Interpolation der beiden Ablagefehler f1, f2 d. h., durch Halbierung der Ver- bindungstrecke der beiden Echozeichen El und E2, kann der Ort für das Echozeichen E0, d. h. des Geschosses in der Fensterebene F0, gefunden werden. Sofern eine Folge von vielen Geschossen, d. h. ein Feuerstoss aus einem Flabgeschützt gegen das Ziel gerichtet wird, kann es geschehen, dass die ersten Geschosse schon im Fenster F2 angekommen sind, wenn die letzten Geschosse erst durch das Fenster F1 fliegen. Die Logikschaltung T empfängt dann die Kombination 11, d. h. die Schalter Ca und CA werden abwechslungsweise in die Stellung 1 und 2 verstellt.
Auch in diesem Fall sind beide Echozeichen El und E2 gleichzeitig auf dem Bildschirm der Röhre S sichtbar, und der durch Interpolation bestimmbare Ort des Echozeichens E0 bestimmt den Zielfehler f0 der Geschossbahn nach Seite Aa und der Höhe A7..
Ausser dem vorstehend eingehend erläuterten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung sind noch andere Möglichkeiten zu Realisierung des Erfindungsprinzipes denkbar.
So kann z. B. beim Schiessen mit Sprenggranaten vorgesehen werden, den Zeitmoment vorauszubestimmen, in welchem ein solches Geschoss in der Zielebene angekommen sein wird.
Man wird dann die beiden zusätzlichen Entfernungsfenster des Radarrichtgerätes so führen, dass beide mit bekannten und verschiedenen Distanzdifferenzen ,2 und A2 vor dem Zielfenster F0 liegen. Es ist dann möglich, die Flugzeit Jt = tz - tl eines 3 schosses zwischen den beiden Fenstern zu messen und durch Extrapolationrechner bekannter Art mit relativ grosser Genauigkeit den Zeitmoment voraus zu berechnen, in welchem das Geschoss in der Zielebene F0 angekommen sein wird.
Dabei kann nicht nur der Ort des Geschosses in diesem Moment gegenüber der Richtachse nach Seite und Höhe extrapoliert werden, sondern es kann auch festgestellt werden, ob die Sprengung der Granaten in diesem Moment, in dem das Geschoss ja seine kleinste Entfernung vom Zielobjekt 0 hätte, erfolgt, d. h. ob die Tempierung richtig sei: Zu diesem Zweck müsste in an sich bereits bekannter Weise eine dauernd auf das Ziel gerichtete Kamera zur Bildaufnahme ausgelöst werden.