DE3608166C1

DE3608166C1 - Projectile having an oscillator circuit

Info

Publication number: DE3608166C1
Application number: DE19863608166
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl-Ing Siebert
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1986-03-12
Filing date: 1986-03-12
Publication date: 1987-11-05

Abstract

A projectile (3) is intended to be equipped with a simple, discharge-resistant oscillator circuit whose oscillation frequency is as independent as possible of the discharge-dependent mechanical stresses on the electrical components which determine the frequency. For this purpose, the essential components which determine the frequency are arranged in such a manner that the discharge acceleration forces lead to different, acceleration-dependent frequency fluctuations which, overall, are at least approximately compensating. For example, the frequency determining capacitance of an RC oscillator circuit is split between two capacitors (1, 2) whose essentially flat electrodes are oriented such that one of them is transverse and the other is longitudinal with respect to the discharge acceleration direction (A), so that the capacitance increase resulting from the electrode compression and the capacitance reduction resulting from the electrode buckling in the case of the electrical interconnection of the capacitors (1, 2) compensate for one another to a very large extent. The same effect can be achieved if a wound capacitor (4) is installed with its winding axis (5) transversely with respect to the acceleration or longitudinal axis (A) of the projectile (3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschoß gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1.The invention relates to a projectile according to the preamble of the saying 1.

Ein solches Geschoß ist aus der DE-OS 33 07 785 bekannt. Seine Oszillatorschaltung dient einerseits der Ermittlung der Mündungs geschwindigkeit beim Abschuß des Geschosses aus einem Waffenrohr und andererseits der Ermittlung der nach dem Abschuß - längs der durch die Abschußgegebenheiten bestimmten ballistischen Flugbahn - zurückgelegten Flugzeit, um nach Maßgabe einer anderweitig - etwa mittels einer Lidar-Einrichtung - ermittelten Zielentfernung durch Vorgabe des Zündzeitpunktes den Ort sehr präzise bestimmen zu können, über dem das Geschoß gezündet werden soll. Um dafür im Geschoß eine preisgünstig erstellbare Oszillatorschaltung einsetzen zu können, wird diese vorzugsweise nicht als hochkonstante zeithaltende Schaltung ausgebildet, sondern als einfache Schwingschaltung mit einem Konden sator als frequenzbestimmendem Bauelement, also realisiert als Schwing kreis oder noch einfacher als R-C-Oszillator. Wenn dieser Oszillator einerseits zur Bestimmung der Mündungsgeschwindigkeit und andererseits (ggf. nach Frequenz- oder Teilerumschaltung) zur Bestimmung der dann ablaufenden Zündzeitverzögerung eingesetzt wird, indem er einen Vorwärts- Rückwärts-Zähler beaufschlagt, führt das nämlich angenähert zur einer Ausmittelung der Zeitfehler aufgrund nicht-honkonstanter Schwingfrequenz in den beiden Meßzeitspannen. Such a projectile is known from DE-OS 33 07 785. His Oscillator circuit serves on the one hand to determine the muzzle speed when shooting the projectile from a gun barrel and on the other hand the determination of after the launch - along the ballistic trajectory determined by the launch conditions - Flight time traveled in accordance with another - approximately using a lidar device - determined target distance by Specifying the ignition timing to be able to determine the location very precisely, over which the projectile is to be ignited. To do this on the floor to be able to use inexpensive oscillator circuit, this is preferably not a highly constant time-keeping circuit trained, but as a simple oscillation circuit with a condenser sator as a frequency-determining component, that is, realized as an oscillation circle or even simpler than an R-C oscillator. If this oscillator on the one hand to determine the muzzle velocity and on the other hand (if necessary after frequency or divider switching) to determine the then expiring ignition delay is used by a Actuated up-down counter, that leads approximately for averaging the time errors due to non-honing constants Vibration frequency in the two measuring periods.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses vorbekannte Funktionsprinzip in der Praxis nicht die zu fordernde Genauigkeit des Zündauslösezeitpunktes erbringt, weil die Frequenz-Schwankung des Oszillators vor Verlassen des Rohrs doch wesentlich größer ist, als danach im ballistischen Freiflug. Deshalb kann bei der Zeiten-Bestimmung über den Vorwärts-Rückwärts- Zähler der im Abschußrohr wirksame systematische Fehler nicht durch den während des ballistischen Freifluges wirksamen systematischen Fehler in der Oszillatorfrequenz ausgemittelt werden.The invention is based on the knowledge that this is known Principle of operation in practice not the required accuracy of the ignition trigger time, because the frequency fluctuation of the oscillator before leaving the pipe much larger is than afterwards in ballistic free flight. Therefore at Times are determined using the up-down counter in the launch tube effective systematic errors not caused by the during the ballistic Free flight effective systematic error in the oscillator frequency be averaged out.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Geschoß gattungsgemäßer Art mit einer möglichst preis werten Oszillatorschaltung auszustatten, bei der der Einsatz eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers zur Bestimmung der Abschußgeschwindigkeit und des beim Abschuß extern vorgegebenen Zündzeitpunktes im stati stischen Mittel zu einer wesentlich besseren Kompensation der syste matischen Frequenzfehler führt.The invention is based on the knowledge of these circumstances the basis, a bullet of a generic type with a price as possible equip oscillator circuit, in which the use of a Up-down counter for determining the launch speed and the ignition timing specified externally when firing in stati tical means for a much better compensation of the system matic frequency error leads.

Diese Aufgabe wird bei einem Geschoß gattungsgemäßer Art erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß es gemäß dem Kennzeichnungsteil des An spruches 1 ausgestattet ist.This task is Invention with a floor of the generic type solved according to that according to the labeling part of the An saying 1 is equipped.

Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der bei billigen Oszillatorschaltungen stets freqzenzhaltende Kondensator aufgrund der hohen Abschußbeschleunigung im Rohr unvermeidbar eine derartige mechanische Verformung erfährt, daß der wirksame Elektrodenabstand sich vorübergehend ändert, was bekanntlich von erheblichem Einfluß auf die wirksame Kapazität und damit auf die Oszillatorfrequenz ist. Nach der erfindungsgemäßen Lösung wird nun nicht versucht, durch aufwendigere Einbaumaßnahmen die außerordentlich hohen beim Abschuß des Geschosses auf den Kondensator einwirkenden Beschleunigungs kräfte abzuleiten; sondern diese für die Frequenzkonstanz abträglichen mechanischen Wirkungen werden elektrisch dadurch weitestgehend kompen siert, daß sie gegensinnig auf die frequenzbestimmenden Bauteile und dabei insbesondere auf den Kondensator einwirken. This solution is based on the knowledge that the cheap Oscillator circuits always keep the frequency due to the capacitor the high launch acceleration in the tube is inevitable mechanical deformation learns that the effective electrode gap changes temporarily, which is known to have considerable influence on the effective capacitance and thus on the oscillator frequency is. After the solution according to the invention, no attempt is now made to due to more complex installation measures, the extraordinarily high Firing the projectile on the capacitor accelerating derive forces; but these are detrimental to the constant frequency mechanical effects are largely compensated for electrically siert that they oppositely on the frequency-determining components and act in particular on the capacitor.

Diese gegensinnige Einwirkung soll besagen, daß im Beispielsfalle des Kondensators gleichzeitig eine Zunahme der Kapazität durch An näherung der Elektroden wie auch eine Abnahme der Kapazität durch Vergrößerung des wirksamen Elektrodenabstandes hervorgerufen wird, indem die in Längsrichtung des Geschosses wirkende Abschuß-Beschleuni gungskraft auf einen Kondensator (oder auf einen Teil eines Konden sators) quer zur Fläche der Elektroden und auf einen anderen, damit zusammengeschalteten Kondensator (oder auf einen anderen Teil des selben Kondensators) parallel zur Längsrichtung der Elektroden wirkt. Das führt also gleichzeitig einerseits zur Pressung (Annäherung) der Elektroden und andererseits zur Stauchung (Abstandsvergrößerung) zwischen den Elektroden, mit der Folge entsprechend gegensinniger Auswirkungen auf die Schwingfrequenz der Oszillatorschaltung. Somit werden die systematischen Frequenzfehler weitestegehend unabhängig von den momentanen Beschleunigungsgegebenheiten im Rohr und außerhalb des Rohres, und der Einsatz des Vorwärts-Rückwärts-Zählers einerseits zur Bestimmung der Abschußgeschwindigkeit und andererseits zur Be stimmung des Zündzeitpunktes nach dem Abschuß führt mit hinreichender Genauigkeit zu einer Ausmittelung der Frequenzschwankungen der nicht hoch-stabilisiert arbeitenden Oszillatorschaltung und damit zu einer sehr präzisen Zündauslösung.This opposing action is said to say that in the example of the capacitor at the same time an increase in capacitance due to An approach of the electrodes as well as a decrease in capacity Enlargement of the effective electrode spacing is caused, by the launch acceleration acting in the longitudinal direction of the projectile force on a capacitor (or on part of a condenser sators) across the surface of the electrodes and on another, so interconnected capacitor (or to another part of the same capacitor) acts parallel to the longitudinal direction of the electrodes. On the one hand, this leads to pressure (approximation) the electrodes and on the other hand for upsetting (increasing the distance) between the electrodes, with the consequence correspondingly opposite Effects on the oscillation frequency of the oscillator circuit. Consequently the systematic frequency errors become largely independent of the current acceleration conditions inside and outside the pipe of the tube, and the use of the up-down counter on the one hand to determine the launch speed and on the other hand for loading mood of the ignition point after the shot leads with sufficient Accuracy to averaging the frequency fluctuations of the not highly stabilized oscillator circuit and thus one very precise ignition triggering.

Wenngleich der wichtigste Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Lösung bei dem frequenzbestimmenden Kondensator einer Oszillatorschaltung gegeben ist, können die entsprechenden Maßnahmen grundsätzlich auch bei anderen frequenzbestimmenden Bauelementen wie insbesondere etwa Spulen Anwendung finden, die ebenfalls eine starke Abhängigkeit ihrer elektrischen Werte aufgrund geometrischer Verformung infolge mechanischer Beanspruchung aufweisen. Although the most important application of the solution according to the invention in the frequency-determining capacitor of an oscillator circuit given, the corresponding measures can in principle also for other frequency-determining components, such as in particular Coils are used, which are also highly dependent their electrical values due to geometric deformation as a result exhibit mechanical stress.

Zum Einbau solcher frequenzempfindlicher Bauelemente kann auf die aus der DE-OS 32 26 222 bekannten Maßnahmen zur Schock-Entkopplung zurückgegriffen werden, was eine weitere Frequenzkonstanz der Oszillator schaltung gegenüber den insbesondere beim Abschuß auftretenden sehr großen Beschleunigungskräften erbringt.To install such frequency sensitive components can on the measures known from DE-OS 32 26 222 for shock decoupling be used, which is another frequency constancy of the oscillator circuitry compared to those that occur particularly when shooting large acceleration forces.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammen fassung, aus nachstehender Beschreibung zweier in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierter bevorzugter Realisierungsbeispiele zur erfindungsgemäßen Lösung, angewandt auf ein frequenzbestimmendes kapazitives Bauelement einer einfachen Oszillatorschaltung (die selbst nicht dargestellt ist). Es zeigtAdditional alternatives and further training as well as further features and advantages of the invention result from the further claims and, also taking into account the statements in the context version, from the description below of two in the drawing with a strictly abstracted outline, limited to the essentials preferred implementation examples for the solution according to the invention, applied to a frequency-determining capacitive component simple oscillator circuit (which is itself not shown). It shows

Fig. 1 ein zweigeteiltes kapazitives frequenzbestimmendes Bauelement in Form zweier (in Richtung der Abschuß-Be schleunigung des Geschosses) quer zueinander orien tierter Teil-Kondensatoren und Fig. 1 is a two-part capacitive frequency-determining component in the form of two (in the direction of the launch acceleration loading of the projectile) transversely oriented sub-capacitors and

Fig. 2 einen einzigen frequenzbestimmenden Kondensator mit teilweise in Richtung und teilweise quer zur Richtung der Abschußbeschleunigung sich erstreckenden Elektroden. Fig. 2 shows a single frequency-determining capacitor with electrodes extending partly in the direction and partly transverse to the direction of the launch acceleration.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die frequenzbestimmende Kapazität des Kondensators einer Oszillatorschaltung auf zwei Konden satoren 1, 2 aufgeteilt, die als Flachwickel- oder Plattenkonden satoren ausgebildet sind, bei denen also die frequenzbestimmenden Elektroden sich jeweils im wesentlichen in einer Richtung linear parallel zueinander erstrecken. In the embodiment shown in FIG. 1, the frequency-determining capacitance of the capacitor of an oscillator circuit is divided into two capacitors 1, 2 , which are designed as flat winding or plate capacitors, in which the frequency-determining electrodes therefore extend essentially in one direction linearly parallel to one another .

Die Kondensatoren 1, 2 sind quer zueinander und im einen Falle quer, im anderen Falle parallel zur Abschuß-Beschleunigungsrichtung A eines Geschosses 3 in dieses eingebaut.The capacitors 1, 2 are installed transversely to one another and in one case transversely, in the other case parallel to the launch acceleration direction A of a projectile 3 .

Wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet verkleinert sich unter Einwirkung der beim Abschuß auftretenden Beschleunigungskräfte der Elektroden abstand beim quer zur Beschleunigungsrichtung A eingebauten Konden sator 1 mit der Folge eines entsprechenden Kapazitätsanstieges; während die Elektroden des parallel zur Beschleunigungsrichtung A eingebauten Kondensators auf Stauchung beansprucht werden, was zu einer wechselseitigen Ausbeulung und aufgrund des vergrößerten wirksamen Elektrodenabstandes zu einer entsprechenden Kapazitätsver ringerung führt. Wenn beide Kondensatoren 1, 2 insoweit gleich ausge bildet und so eingebaut sind, daß die gleichen Beschleunigungskräfte auf sie einwirken, kompensiert sich somit diese gegensinnige Kapazitäts veränderung bei elektrischer Zusammenschaltung der Kondensatoren 1, 2; mit der Folge, daß die Abschußbeschleunigung des Geschosses 3 trotz der auf die Kondensatoren 1, 2 sich auswirkenden Beschleunigungskräfte nicht zu einer beschleunigungsabhängigen Frequenzänderung der Oszillator schaltung führt.As indicated in dashed lines in Fig. 1 decreases under the action of the acceleration forces occurring during firing of the electrodes spacing when installed across the direction of acceleration A capacitor 1 with the result of a corresponding increase in capacity; while the electrodes of the capacitor installed parallel to the acceleration direction A are subjected to compression, which leads to a mutual bulge and, due to the increased effective electrode spacing, leads to a corresponding reduction in capacitance. If both capacitors 1, 2 forms the same out and are installed so that the same accelerating forces act on them, thus compensating for this opposite change in capacitance with electrical interconnection of the capacitors 1, 2 ; with the result that the launch acceleration of the projectile 3 does not lead to an acceleration-dependent frequency change of the oscillator circuit despite the acceleration forces acting on the capacitors 1, 2 .

Durch unterschiedliche Neigungen der Kondensator-Elektrodenorien tierungen zwischen den Kondensatoren 1, 2 können unterschiedliche resultierende, aus der Abschußbeschleunigung abgeleitete Kräfte auf die Kondensatoren 1, 2 eingeleitet werden, um keine exakt betrags mäßig gleichen gegensinnigen Kapazitätsänderungen hervorzurufen, sondern beispielsweise gegebenenfalls zu berücksichtigen, daß mehrere Kondensatoren unterschiedlicher Bauart oder Abmessung für die Arbeits weise einer Oszillatorschaltung frequenzbestimmend sein können. Durch die entsprechende winkelmäßige Orientierung gegenüber der Abschußrichtung A kann also eine Anpassung an die wirksamen Ver formungskräfte und damit an die beim Abschuß auftretenden Kapazitäts änderungen in dem Sinne vorgenommen werden, daß die resultierende Schwingfrequenz der Oszillatorschaltung möglichst unabhängig von den gerade auftretenden Beschleunigungskräften konstant bleibt. Due to different inclinations of the capacitor electrode orientations between the capacitors 1, 2 , different resulting forces derived from the launch acceleration can be introduced onto the capacitors 1, 2 in order not to produce exactly the same amount of opposite capacitance changes, but instead, for example, to take into account, for example, that several Capacitors of different types or dimensions for the working of an oscillator circuit can determine the frequency. Due to the corresponding angular orientation relative to the firing direction A , an adaptation to the effective deformation forces and thus to the capacitance changes occurring during firing can be made in the sense that the resulting oscillation frequency of the oscillator circuit remains as constant as possible regardless of the acceleration forces that are occurring.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist nur ein einziger Konden sator 4 in der Bauform eines Wickelkondensators vorgesehen, dessen Wickelachse 5 quer zur Abschußrichtung A orientiert ist. Auch diese Anordnung führt zu einer Kompensation der Kapazitätsänderungen auf grund Einwirkung von Beschleunigungskräften auf die Elektroden des Kondensators 4, weil die etwa quer zur Abschußrichtung A sich er streckenden Elektrodenwickel-Bereiche 6 (entsprechend dem Kondensator 1 in Fig. 1) eine Pressung und gleichzeitig die parallel zur Abschuß richtung A sich erstreckenden Bereiche 7 eine Stauchung (entsprechend Kondensator 2 in Fig. 1) erfahren. Weil die dazwischenliegenden (Bogen-) Bereiche der Wickel-Lagen mit Kraft-Komponenten nach Maßgabe des Kräfteparallelogramms beaufschlagt werden, ergibt insbesondere ein Kondensator 4 mit einer möglichst großen Anzahl von Elektroden wickeln bei dieser Anordnung wieder eine weitgehend von den Bean spruchungsgegebenheiten beim Geschoß-Abschuß unabhängige Kapazität und damit eine Oszillatorschaltung, deren Schwingfrequenz in guter Näherung von den momentanen Beschleunigungsgegebenheiten unabhängig ist.In the embodiment of FIG. 2, only a single condenser 4 is provided in the form of a wound capacitor, the winding axis 5 is oriented transversely to the firing direction A. This arrangement also leads to compensation of the changes in capacitance due to the action of acceleration forces on the electrodes of the capacitor 4 , because the electrode winding regions 6 (corresponding to the capacitor 1 in FIG. 1) which extend approximately transversely to the firing direction A , a compression and at the same time the Areas 7 extending parallel to the firing direction A are subjected to compression (corresponding to capacitor 2 in FIG. 1). Because the intermediate (arc) areas of the winding layers are loaded with force components in accordance with the force parallelogram, in particular a capacitor 4 with the largest possible number of electrodes wrap in this arrangement again a largely of the stress conditions when shooting a projectile independent capacitance and thus an oscillator circuit, whose oscillation frequency is a good approximation of the current acceleration conditions.

Claims

1. storey ( 3 ) with an oscillator circuit which has frequency-determining components, the electrical values of which depend on geometric deformations due to the action of mechanical forces, characterized in that the installation of frequency-determining components in the storey ( 3 ) in each case partly longitudinally and partly transversely to the longitudinal floor - or firing direction (A) is provided.

2. Projectile according to claim 1, characterized in that for the oscillator circuit, frequency-determining capacitors with essentially planar electrodes are installed with their electrode planes partly parallel and partly transversely to the longitudinal direction (A) of the projectile ( 3 ).

3. A projectile according to claim 1, characterized in that are installed for the oscillator circuit frequency determining capacitors (4) whose capacity is determined by a cylindrical shell disposed wrapping documents, with the winding longitudinal axis (5) transverse to the projectile longitudinal axis (A).