NL1031288C2 - Apparaat en werkwijze voor geleiding van een projectiel. - Google Patents

Description

Apparaat en werkwijze voor geleiding van een projectiel

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een apparaat en een werkwijze voor de geleiding van een projectiel. De uitvinding is 5 toepasbaar op de geleiding van schietbenodigdheden naar doelen.

Bundelvolgende projectielen worden naar een doel geleid door een vanaf de lanceerplaats uitgezonden bundelpatroon te volgen en zich op het doel of op een geschatte toekomstige positie van het doel te richten.

10 “Line of Sight” is de werkwijze waarmee een projectiel wordt geleid naar de huidige positie van het doel. “Line of Command” is de werkwijze waarmee een projectiel wordt geleid naar een geschatte toekomstige positie van het doel. Het bundelpatroon kan uit zoveel bundels bestaan als nodig zijn. Dikwijls wordt data gecodeerd in sommige van de bundels, voor 15 communicatie met zich aan boord van het vliegende projectiel bevindende systemen. Een dergelijke werkwijze houdt het gebruik in van voorzieningen voor het detecteren en volgen van het doel.

Monopulsclusters worden gebruikt voor het detecteren en volgen van het doel en het geleiden van het projectiel, om beurten gebruik makend 20 van dezelfde voorzieningen. Monopulscluster is een welbekend middel voor het uitzenden van elektromagnetische bundels van één frequentie in verschillende richtingen. Monopulscluster is gebaseerd op de golfgeleidertechnologie. Het frequentiebereik hangt af van de afmeting van de golfgeleiders die deel uitmaken van de monopulscluster. De richtingen 25 waarin uitgezonden wordt zijn afhankelijk van de constructie van de emissiehoorn in combinatie met de paraboolreflector. Indien er sprake is van één antenne is beurtelings doeldetectie en projectielgeleiding mogelijk tegen betrekkelijk geringe kosten. Het als een vierkant gevormde bundelpositiepatroon dat resulteert uit de vierkante structuur van 4 in een 30 emissiehoorn samengevoegde golfgeleiders wordt gebruikt voor het geleiden van projectielen, waarbij er van wordt uitgegaan dat het projectiel belicht wordt door ten minste enkele bundels ergens binnen het vierkant.

Vanwege fysieke beperkingen genereren de uiteinden van in de hoorn van een cluster samengevoegde golfgeleiders helaas zelden bundels 35 die op de juiste wijze overlappen. Dientengevolge kan er een schaduwzone aanwezig zijn, waarin het projectiel geen enkele bundel ontvangt en schatting 1031288 2 van een relatieve positie van het projectiel niet mogelijk is. De schaduwzone bevindt zich in de nabijheid van het middelpunt van het vierkant, waar afwijking minimaal is. Het ergste is dat een projectiel verstoken kan blijven van in een van de bundels gecodeerde besturingsdata, waardoor het volledig 5 functioneren van het besturingssysteem aan boord van het voortijlende projectiel belemmerd wordt.

Het is bepaald niet eenvoudig om een vier-uitgangen hoorn te fabriceren die een kleine hoekafstand genereert tussen de vier bundels. De 4 gegenereerde bundels zijn meer gescheiden dan voor geleiding vereist is.

10 Door gebruik te maken van diëlektrisch materiaal in plaats van lucht in de golfgeleiders, kan de ruimte tussen de golfgeleiders worden verkleind. De resulterende clusters zijn echter veel duurder en de antennes zijn moeilijk af te stemmen.

15 Een doel van deze uitvinding is: voorzien in een apparaat en een werkwijze die gebruikt kunnen worden om een oplossing te vinden voor een eventuele schaduwzone waarin de bundels van het geleidingpatroon het projectiel niet goed genoeg belichten.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding, kan deze voorzien in 20 een apparaat voor geleiding van een projectiel, waarin bundels worden uitgezonden door middel van een 4 golfgeleiders omvattende monopulscluster, waarbij de golfgeleiders om beurten worden gebruikt om 4 op de hoekpunten van een vierkant gerichte bundels uit te zenden en de 4 golfgeleiders tegelijkertijd worden gebruikt om een bundel uit te zenden die 25 de 4 voorgaande bundels omvat. Het moge duidelijk zijn dat het boven beschreven apparaat gebruikt kan worden in een werkwijze voor geleiding van een projectiel.

Bijgevolg kan deze uitvinding volgens een tweede aspect voorzien in een werkwijze voor geleiding van een projectiel, met inbegrip van het 30 uitzenden, vanaf de lanceerplaats van het projectiel, van positiesturende bundels die gericht zijn op de hoekpunten van een regelmatige veelhoek en met inbegrip van het uitzenden van een extra bundel die de voorgaande bundels omvat. Doordat de positie van het projectiel ten opzichte van de bundels bepaald kan worden, kan op basis van de aldus bepaalde positie de 3 projectielbaan zodanig gecorrigeerd worden dat het projectiel zo dicht mogelijk bij het middelpunt van de door de bundels gevormde veelhoek blijft.

Bij voorkeur kan de omvattende bundel de optelling zijn van de bundels die de veelhoek vormen.

5 De regelmatige veelhoek kan bijvoorbeeld een vierkant zijn.

In een implementatiemodus kunnen de bundels om de beurt naar het doel worden uitgezonden.

Bij voorkeur kan bepaling van de relatieve positie van het projectiel in de baan in de richting van het doel uitgevoerd worden aan boord 10 van het projectiel door een interpolatiewerkwijze op basis van het meten van de sterkte van elke door het projectiel ontvangen bundel.

Elk van de bundels die de regelmatige veelhoek vormen kan gecodeerd, in een tijdvolgorde geplaatst of gemoduleerd zijn, om gemakkelijk herkend te kunnen worden aan boord van het projectiel en de 15 omvattende bundel kan gebruikt worden voor het zenden van besturingsdata die niet verloren mag gaan. Deze omvattende bundel kan worden gebruikt voor interpolatie voor het geval dat bundels eerder in de opeenvolging verloren zijn geraakt.

20 Dientengevolge is een voor alle aspecten van deze uitvinding geldend voordeel, het feit dat er voor de meeste gangbare, op het bundelvolgprincipe gebaseerde geleidingsystemen geen ingrijpende wijzigingen nodig zijn. Zelfs hoeft, in het geval van systemen die uitgevoerd zijn met de bekende 4-golfgeleider monopulscluster als zender, alleen 25 eventueel het schakelsysteem aangevuld of gewijzigd te worden om mogelijk te maken dat de 4 golfgeleiders tegelijk uitzenden teneinde de omvattende bundel te vormen als de som van 4 bundels. In het geval van met een antenne met elektronisch verstelbare bundel uitgevoerde systemen voor het lanceren van projectielen die alleen met een bundelpatroon volgens de 30 uitvinding te geleiden zijn, zou de omvattende bundel gemakkelijk gevormd kunnen worden na een eenvoudige upgrade van het bundelsturend- en vormend programma.

Verder kan elke uitvoeringsvorm van de uitvinding gebaseerd zijn op standaard interpolatiewerkwijzen om te profiteren van de omvattende 35 bundel. De uitvinding vergt daardoor geen extra rekencapaciteit.

4

Niet-beperkende voorbeelden van de uitvinding worden hieronder beschreven, onder verwijzing naarde bijgevoegde tekeningen, waarin: 5 - Afb. 1 schematisch het ideale bundelpatroon weergeeft, verkregen door het gebruik van een defectloze 4-golfgeleider cluster volgens de bekende techniek; - Afb. 2 schematisch het bundelpatroon weergeeft, verkregen door het gebruik van een 4-golfgeleider cluster volgens de uitvinding; 10 - Afb. 3a, 3b, 3c, 3d, 3e en 3f schematisch een voorbeeld weergeven van een antenne volgens de uitvinding; - Afb. 4 schematisch de mogelijke fasen weergeeft van de werkwijze voor geleiding van een projectiel volgens de uitvinding.

15 In de afbeeldingen zijn gelijke verwijzingstekens toegekend aan gelijke onderdelen.

Afb. 1 is een schematische weergave van het ideale bundelpatroon resulterend uit het gebruik van een defectloze 4-golfgeleider 20 cluster volgens de bekende techniek. Cirkelvormige of ovale zones UL, LL, LR en UR beelden gebieden in de ruimte uit waarin een projectiel belicht kan worden door elk van de 4 door de defectloze 4-golfgeleider cluster uitgezonden bundels. UL staat voor Upper Left (linksboven), LL staat voor Lower Left (linksonder), LR staat voor Lower Right (rechtsonder) en UR staat 25 voor Upper Right (rechtsboven). In de hierna volgende beschrijving wordt elke bundel aangeduid met de naam van de zone die door deze belicht wordt, d.w.z. bundel UL, bundel LL, bundel LR en bundel UR. De vierkante structuur van de in de emissiehoorn samengebrachte 4 golfgeleiders van de defectloze monopulscluster genereert een in een vierkant gevormd 30 bundelpositiepatroon, voorgesteld door vierkant 2. Hoekpunten 4, 5, 6 en 7 van genoemd vierkant 2 zijn de middelpunten van ovale zones UL, LL, LR en UR. Een positie 1 stelt het middelpunt voor van het genoemde vierkant 2. Merk op dat er geen schaduwzone is in het bundelpatroon zoals gegenereerd door de defectloze 4-golfgeleider monopulscluster en dat 35 positie 1 de enige positie is waar het projectiel belicht wordt door de 4 5 bundels UL, LL, LR en UR. Waar het projectiel zich ook in het patroon bevindt, het moet ten minste sommige van de 4 bundels ontvangen om interpolatie van de relatieve positie mogelijk te maken.

In de “Line of Sight" werkwijze, bijvoorbeeld, wordt het projectiel 5 gelanceerd in de richting van positie 1, hetgeen de precieze richting naar het doel is. Onmiddellijk na de lancering worden bundels UL, LL, LR en UR om beurten uitgezonden, waarbij elke bundel gericht is op een van de hoekpunten 4, 5, 6 en 7 van het vierkant 2 waarvan het middelpunt positie 1 is. Bijgevolg is het middelpunt van het vierkant zowel de gezichtslijn naar het 10 projectiel als de gezichtslijn naar het doel. Wanneer de bundels zijn aangekomen in de ontvanger aan boord van het projectiel, berekenen boordsystemen de positie van het projectiel ten opzichte van de 4 bundels UL, LL, LR en UR door een interpolatiewerkwijze gebaseerd op de sterkte van elke ontvangen bundel. Indien de geschatte positie niet dicht genoeg bij 15 middelpunt 1 van vierkant 2 ligt, m.a.w. niet dicht genoeg bij de gezichtslijn naar het doel, kan het projectiel zijn baan corrigeren.

Fabricage van een defectloze 4-golfgeleider monopulscluster die een ideaal bundelpatroon genereert is echter moeilijk. Zoals aangegeven in Afb. 2, genereren 4-golfgeleider monopulsclusters in werkelijkheid vaak een 20 schaduwzone, waarin het projectiel niet goed genoeg wordt belicht en waarin het projectiel noch zijn baan kan corrigeren noch genoegzaam betrouwbare data kan ontvangen.

Afb. 2 is een schematische weergave van het bundelpatroon 25 verkregen door gebruik te maken van een 4-golfgeleider monopulscluster volgens de uitvinding. Een schaduwzone 3, waarin het projectiel niet voldoende wordt belicht door bundels UL, LL, LR en UR, doet zich voor in de buurt van middelpunt 1 van vierkant 2. Dit is te wijten aan fysieke beperkingen van de monopulscluster. In deze ruimtesector kan het projectiel 30 zijn baan niet corrigeren en ook geen data ontvangen. Om het projectiel in staat te stellen zijn baan te corrigeren en betrouwbare data te ontvangen, zelfs indien het zich in zone 3 bevindt, is het voorstel van de uitvinding een sommering uit te zenden van de 4 bundels UL, LL, LR en UR. De resulterende bundel EB omvat bundels UL, LL, LR en UR en bedekt de 35 schaduwzone 3. Ingeval van een lage sterktemeting van sommige van de 6 bundels UL, LL, LR en UR, kan de meting van bundel EB worden gebruikt om de positie van het projectiel te schatten. Bundel EB kan altijd benut worden voor het zenden van data naar het projectiel, zodat data nooit verloren kan gaan.

5 Het zal duidelijk zijn dat variaties op de hier beschreven voorbeelden, zoals een in de techniek ervaren persoon zich zou kunnen indenken, gemaakt kunnen worden zonder van de opzet van de uitvinding af te wijken.

10 Afbeeldingen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e en 3f illustreren schematisch een voorbeeld van een antenne die werkt volgens de uitvinding en kan worden geïntegreerd in een lanceerplaats voor het geleiden van projectielen. Bij voorkeur wordt een als een vierkant gevormd patroon geïmplementeerd door gebruik te maken van een standaard 4-golfgeleider monopulscluster die een 15 hoorn 30 omvat. Vermogen wordt hieraan toegevoerd via een schakelsysteem 32. De hoorn 30 is met de opening naar een reflectieschotel 31 gekeerd. Elke in hoorn 30 samengebrachte golfgeleider wordt op dezelfde wijze aangeduid als de bundel die door deze wordt gegenereerd, d.w.z. golfgeleider UL, golfgeleider LL, golfgeleider LR en golfgeleider UR.

20 Schakelsysteem 32 maakt het mogelijk om op een gemakkelijke wijze één van de golfgeleiders, die alle geassocieerd zijn met een aansluiting, voor bundeluitzending te kiezen, door alleen de betreffende aansluiting van vermogen te voorzien. Elke aansluiting wordt op dezelfde wijze aangeduid als de golfgeleider die door deze wordt gevoed, namelijk aansluiting UL, 25 aansluiting LL, aansluiting LR en aansluiting UR. Bij voorkeur worden aansluitingen om beurten ingeschakeld voor het uitzenden van bundels in de richting van het doel.

Afb. 3a toont van opzij een uitzending van bundel UL. In een eerste voorbeeldstap wordt schakelsysteem 32 ingesteld om HF vermogen 30 uitsluitend toe te voeren aan aansluiting UL. Bundel UL reflecteert op het volledige oppervlak van schotel 31 en belicht de hiervoor beschreven zone UL. Bij voorkeur wordt bundel UL gecodeerd, om herkenning door de boordontvanger van het projectiel te vergemakkelijken.

Afb. 3b toont van opzij een uitzending van bundel LL. In een 35 tweede voorbeeldstap wordt schakelsysteem 32 ingesteld om vermogen 7 uitsluitend toe te voeren aan aansluiting LL. Bundel LL reflecteert op het volledige oppervlak van schotel 31 en belicht de hiervoor beschreven zone LL. Bij voorkeur wordt bundel LL gecodeerd, om herkenning door de boordontvanger van het projectiel te vergemakkelijken.

5 Afb. 3c toont van opzij een uitzending van bundel UR. In een derde voorbeeldstap wordt schakelsysteem 32 ingesteld om vermogen uitsluitend toe te voeren aan aansluiting UR. Bundel UR reflecteert op het volledige oppervlak van schotel 31 en belicht de hiervoor beschreven zone UR. Bij voorkeur wordt bundel UR gecodeerd, om herkenning door de 10 boordontvanger van het projectiel te vergemakkelijken.

Afb. 3d toont van opzij een uitzending van bundel LR. In een vierde voorbeeldstap wordt schakelsysteem 32 ingesteld om vermogen uitsluitend toe te voeren aan aansluiting LR. Bundel LR reflecteert op het volledige oppervlak van schotel 31 en belicht de hiervoor beschreven zone 15 LR. Bij voorkeur wordt bundel LR gecodeerd, om herkenning door de boordontvanger van het projectiel te vergemakkelijken.

Merk op dat bundels UL, LL, UR en LR op schotel 31 reflecteren onder verschillende hoeken, zowel horizontaal als verticaal. Dit verklaart waarom zij verschillende zones belichten.

20 Nu het systeem aan boord van het vliegende projectiel de relatieve positie van elk van de 4 bundels weet en hun sterkte heeft gemeten, schat het bij voorkeur de plaats van het projectiel binnen het bundelpatroon door middel van een standaard interpolatiewerkwijze. Zou het projectiel zich niet dicht genoeg bevinden bij het hiervoor beschreven hypothetische 25 snijpunt 1, dan zou een navigatiesysteem aan boord van het projectiel zijn baan kunnen corrigeren. Het kan echter gebeuren dat een of meer bundels ontvangen worden met geringe sterkte, met name indien het projectiel in de boven beschreven schaduwzone 3 vliegt, waardoor exacte interpolatie niet mogelijk is. In dit geval dient gebruik gemaakt te worden van de omvattende 30 bundel EB volgens de uitvinding.

Afbeeldingen 3e en 3f tonen een uitzending van de omvattende bundel EB, Afb. 3e van opzij en Afb. 3f van boven. Bij voorkeur kan omvattende bundel EB een sommering zijn van bundels UL, LL, LR en UR.

In een vijfde voorbeeldstap wordt schakelsysteem 32 ingesteld om HF 35 vermogen toe te voeren aan alle aansluitingen UL, LL, LR en UR voor 8 gelijktijdige uitzending van bundels UL, LL, LR en UR. De bundel die een sommering is van bundels UL, LL, LR en UR reflecteert op het volledige oppervlak van schotel 31. Bijgevolg omvat deze de bundels UL, LL, LR en UR. De omvattende bundel EB wordt beslist met een bruikbare sterkte door 5 het projectiel ontvangen en om deze reden kan de omvattende bundel bij voorkeur worden gebruikt voor het overdragen van alle soorten veilige data dat niet verloren mag gaan. In ieder geval kan het projectiel de sterkte van bundel EB meten om eventueel te gebruiken in de interpolatiewerkwijze in plaats van die van bundel UL, LL, LR of UR, die in het voorgaande mogelijk 10 een te geringe sterkte hebben opgeleverd.

Bij de meeste op antennes in bedrijf zijnde schakelsystemen is het reeds mogelijk op eenvoudige wijze, zonder ingrijpende aanpassingen, op hetzelfde tijdstip vermogen toe te voeren aan alle 4 golfgeleiders.

Het zal duidelijk zijn dat variaties op de hier beschreven 15 voorbeelden, zoals een in de techniek ervaren persoon zich zou kunnen indenken, gemaakt kunnen worden zonder van de opzet van de uitvinding af te wijken.

Afb. 4 toont schematisch de mogelijke fasen van de werkwijze 20 voor geleiding van een projectiel volgens de uitvinding.

De werkwijze omvat een eerste fase 40 van het uitzenden, vanaf de lanceerplaats van het projectiel, van 4 bundels gericht op de hoekpunten van een vierkant waarvan het middelpunt de gezichtslijn naar het doel is. Het aantal bundels dat het patroon vormt hoeft echter niet beperkt te zijn tot 4, 25 maar kan variëren, zolang de middelpunten van de door de bundels belichte zones de hoekpunten vormen van een regelmatige veelhoek waarvan het middelpunt de gezichtslijn naar het projectiel is. Dit betekent dat het bundelpatroon een driehoek mag zijn, of een vierkant, een vijfhoek, een zeshoek enz. Ook kunnen de bundels gelijktijdig of beurtelings worden 30 uitgezonden, afhankelijk van de uitzend/ontvangvoorzieningen, zonder buiten het bestek van de uitvinding te vallen.

De werkwijze omvat ook een tweede fase 41 van het uitzenden, vanaf de lanceerplaats, van een 5de bundel die de voorgaande bundels omvat. Op dezelfde wijze kan de omvattende bundel een 6de bundel zijn in 35 het geval van een vijfhoekig bundelpatroon, of een 7de bundel in het geval 9 van een zeshoekig bundelpatroon, zolang er geen schaduwzone in het midden van het bundelpatroon ontstaat.

De werkwijze omvat ook een derde fase 42 van het bepalen van de positie van het projectiel ten opzichte van de 5 bundels. Ook hier kan de 5 positie van het projectiel bepaald worden ten opzichte van meer of minder bundels dan 5, afhankelijk van het bundelpatroon of van het monopuls doelvolgen. Herkenningscriteria van elke bundel en de interpolatiewerkwijze kunnen veranderd worden zonder buiten het bestek van de uitvinding te treden.

1 03 1 288

Claims (10)

1. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel, onder andere omvattende: - uitzending, vanaf de lanceerpositie van het projectiel (40), van bundels (UL, LL, LR, UR) die gericht zijn op de hoekpunten (4, 5, 5 6, 7) van een regelmatige veelhoek (2); - uitzending, vanaf de lanceerpositie (41) van een bundel (EB) die de voorgaande bundels (UL, LL, LR, UR) omvat; - bepaling van de positie van het projectiel (42) ten opzichte van bundels (UL, LL, LR, UR, EB); 10 waarbij de bepaalde positie het mogelijk maakt de pnojectielbaan te corrigeren teneinde het projectiel zo dicht mogelijk bij het middelpunt (1) van de door de bundels (UL, LL, LR, UR) gevormde veelhoek te houden.

2. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 1, waarbij de omvattende bundel (EB) de sommering is van bundels (UL, LL, LR, UR) die de veelhoek (2) vormen.

3. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 1, 20 waarbij de regelmatige veelhoek een vierkant (2) is.

4. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 1, waarbij de bundels (UL, LL, LR, UR, EB) om de beurt worden uitgezonden. 25

5. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 1, waarbij de bundels (UL, LL, LR, UR, EB) in de richting van het doel worden uitgezonden.

6. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 1, waarbij de bepaling van de relatieve positie van het projectiel wordt uitgevoerd door een interpolatiewerkwijze op basis van de meting van de sterkte van elke door het projectiel ontvangen bundel. 1 03 1 288

7. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 6, waarbij de bepaling van de relatieve positie van het projectiel uitgevoerd wordt aan boord van het projectiel.

8. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 7, waarbij elk van de bundels (UL, LL, LR, UR) die de regelmatige veelhoek (2) vormen, gecodeerd is zodat deze aan boord van het projectiel herkenbaar zijn.

9. Werkwijze voor de geleiding van een projectiel volgens conclusie 1, waarbij de omvattende bundel (EB) gebruikt wordt om data naar het projectiel te zenden.

10. Apparaat voor projectielgeleiding dat de werkwijze volgens conclusie 3 15 implementeert, waarbij de bundels (UL, LL, LR, UR, EB) elektromagnetische bundels zijn die uitgezonden worden door middel van een monopulscluster die 4 golfgeleiders omvat, waarbij elke golfgeleider om de beurt gebruikt wordt voor het uitzenden van een van de 4 bundels (UL, LL, LR, UR) die gericht zijn op de hoekpunten 20 (4, 5, 6, 7) van vierkant (2) en de 4 golfgeleiders gelijktijdig worden gebruikt voor het uitzenden van bundel (EB) die de 4 voorgaande bundels (UL, LL, LR, UR) omvat. 1031288