DE1929300C3 - Rechner zum Bestimmen charakteristischer Größen der Flugbahn eines Projektils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eir.:n Rechner zum Bestimmen von zur Feuerleitung einer Schußwaffe geeigneten charakteristischen Größen der ballistischen Flugbahn eines Projektils in Abhängigkeit von der Zielentfernung und ballistischen, die Projektileigenschäften und Umweltbedingungen berücksichtigenden Daten, mit mindestens einem zur Lösung einer ballistischen Gleichung ausgebildeten Funktionsgenerator zur Verarbeitung der dem Rechner zugeführten., für die Entfernung und die ballistischen Daten charakteristischen Signale.

Die aus der Literatur bekannte Hauptgleichung der äußeren Ballistik (siehe z.B. R.E. Kutlerer, »Ballistik«, Braunschweig 1959, S. 36 bis 49) ist nur dann integrierbar, wenn vereinfachende Annahmen gemacht werden, obwohl in dieser Gleichung nur der Luftwiderstand eingeht, dem das Geschoß unterliegt. Es ist jedoch gerade der Luftwiderstand des Ge-Schosses als Funktion der Geschoßgeschwincligkeit, der in die Hauptglcichung der äußeren Ballistik entscheidend eingeht, und da dieser Luftwiderstand eine komplizierte Funktion der Gestalt und der Masse des Geschosses ist, gibt es für jede spezielle Gesch ißart eine eigene Lösung der Hauptgleichung.

In bekannten Rechnern zum Bestimmen von zur Feuerleitung einer Schußwaffe geeigneten charakteristischen Größen der ballistischen Flugbahn eines Projektils wird von Funktionsgeneratoren Gebrauch gemacht, die elektromcchanische Eiitferniingsfolceservos verwendeten, um abgeglichene Lnlfcmungsfunktionspotentiometer zu verstellen. Da die von der Haiiptglcich'.in}', der äußeren Ballistik für verschiedene Projektile abgeleiteten Funktionen einen verschiedenen Verlauf haben, ist es entweder erforderlich, für jede Projektilart einen eigenen Funktionsgenerator vorzusehen oder aber einen vorhandenen Funktionsgenerator so veränderbar zu machen, daß die er/engten Ausgangssignale zu den ballistischen Eigenschaften des jeweiligen Projektils in der gewünschten Beziehung stehen. Infolge der Verwendung von besonderen Funktionsgenerator für jede Projektiert oder der Verwendung ^n in ihren Eigenschaften veränderbaren Funktionsgeneratoren haben die bekannten Flugbahnrechner einen koriplizicrten Aufbau. «5

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugründe. Rechner iler eingangs beschriebenen Art zu vereinfachen und so auszubilden, daß sie nur mit einem einzigen, auf eine feite Funktion eingestelltei Funktionsgenerator auskommen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurcl gelöst, daß ein solcher Rechner zur Lösung eine Gleichung des Typs

G=A- J(RjR_n)

eingerichtet ist, in der G die charakteristische Groß* der Flugbahn, A ein ballistische Konstanten enthal tender Faktor, R die Zielentfernung, \jR,_t ein balli stische Konstanten enthaltender Normierungsfaktoi und f [RjR_n) eine vorgegebene, für eine Vielzahl vor Projektilarten geltende nichtlineare Übertragungs· funktion bedeuten, und einen ersten Multiplikator um faßt, der das Entfernungssignal R mit dem Normie· rungsfaktor IjR_n multipliziert und ein für eine spe· rungsfaktor \jR_n multipliziert und ein für eine spezielle Projektilart geltendes normiertes Entternungssignal R₁ R_n liefert, daß d"-s normierte Entfcrnungssignal RjR_n einem Funktionsgenerator zugeführt wird der das normierte Entfernungssignal RjR_n nach dei Übertragungsfunktion J(RjR_n) veraibeitet, und dal] dem Funktionsgenerator ein weiterer Multiplikatoi nachgeschaltet ist, der durch Multiplikation des Ausgangssignals des Funktionsgenerators mit dem die Normierung aufhebenden Faktor A ein für die charakteristische Größe G der Flugbahn charakteristisches Signal liefert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß ein einziger Funktionsgenerator für die Ballistik einer Vielzahl von Projektilarten verwendet werden kann. Variationen in nicht standardisierten Bedingungen, wie der Luftdichte infolge Änderungen des atmosphärischen Druckes und der Temperatur, Änderiingcn des Widerstandsbeiwertes infolge von durch Änderungen der Lufttemperatur bedingten Änderungen der Machzahl, Änderungen der Mündungsgeschwindigkeit infolge des Rohrverschleißes und der Treibgastemperatur und Änderungen der Seitenwind- und Gegenwindkoeffizienten, die durch die vorstehend angegebenen Änderungen bedingt sind, können außerhalb des Funktionsgenerator kompensiert werden. Diese Tatsache führt von selbst zu Ausführungen in Festkörpertechnik (solid state implementation) und zu einer Vereinfachung gegenüber anderen bekannten Einrichtungen. Infolgedessen hat auch die erfindungsgcmäl'c Vorrichtung einen nur geringen Platzbedarf.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild e^;ncr Aur.führungsform der Erfindung, die einen ersten Ballistiktcniimultiplikator und zwei parallele Kanäle aufweist, von denen jeder einen iiallistikfunktionsgenctator und einen /weiten Ballistiklermmultiplikator zur Iir/cugung von Signalen für den Aufsatzwinkel und die Flugzeit aufweist,

Fig. 2 ein schcmatisches Schaltbild jc-dci der Ballistiktcrnmultiplikatoren nach Fig. 1,

F i g. 3 ein schcmatisches Schaltbild jedes der Ballistikfunktionsgeneratoren nach F i g. ' und

F i g. 4 das Diagramm der Sigruilalv hnitte, die von dem Ballistikfunktionsgenerator nach F i g. 3 erzeugt werden, im Vergleich zu einem die stetige Bailistikfunktion wiedereebenden Signal.

Die in F i g. 1 als Ausfiihrungsbeispicl dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung ist so eingerichtet, daß ihr eine Entfcriningsinformatiori R zugeführt wird und sie ein Aufsatzwinkclsignal r„, ein Flug/citsignal tf, ein ballistisches Driftsignal >/„ und einen Seitenwindkoeffizienten K_ctv nach ballistischen Gleichungen erzeugt.

Hei der als Eingangssignal verwendeten Entfernungsinforrnat'on R handelt es sich allgemein um ein Analog- oder Digitalsignal, das auf beliebige Weise erzeugt worden ist. Beispielsweise könnte das Entfcrnungssignal R von einem nicht näher dargestellten Entfernungsmeßgerät mit einem optischen Sender (Easer) erzeugt werden, bei dem die Anzahl von zwischen dem Aussenden eines Signals und dem Empfangen eines reflektierten Signals gezählten Impulsen in ein der Entfernung proportionales Analogsignal umgewandelt wird. Andere Verfahren können in der Verwendung eines optischen Entfernungsmessers zur Bestimmung der Entfernung oder in einer Entfernungsschätzung und Einstellen des Entfernungswertes von Hand bestehen.

Sobald die Entfernung bekannt ist, müssen die ballistischen Eigenschaften des Projektils und die Umgebungsbedingungen bekannt sein, um gemäß den ballistischen Gleichungen Feuerleitsignale erzeugen zu können. Beispielsweise ist es erforderlich, die Wirkungen der Projektilmasse, der Anfangsgeschwindigkeit, der Form, der Größe, des Dralls, der Luftdichte, der Lufttemperatur, des Luftdruckes, des Seitenwindes usw. zu kennen.

Da manche der ballistischen Eigenschaften sich bei verschiedenen Projektilen oder bei verschiedener Munition ändern, werden sich auch die resultierenden Signale wie der Aufsatzwinkcl F₀, die Flugzeit tf, die ballistische Drift >/„ und der Seitenwindkoeffizient K_cu> für jedes Projektil ändern.

Es wurde festgestellt, daß die nichtlincaren Gleichungen für den ballistischen Flug, von denen der Aufsatzwinkel F₀ und die Flugzeit tf abgeleitet werden, für Projektile von einer ersten Schaltung, die die Entfernungsinformation R mit einem individuellen ballistischen Glied \jR„ für jedes individuelle Projektil multipliziert, Schaltungen zur Erzeugung der Funktionen f, (RIR_n) und fi(RjRn), die sich auf alle Projektile beziehen, und Schaltungen zur Multiplikation der Funktionen mit zweiten ballistischen Gliedern ε_η und /„, die einem bestimmten Projektil zugeordnet sind, erzeugt werden können. Es kann festgestellt werden, daß die ballistischen Glieder oder Termc R_n, F_n und /„ als Konstanten für jeden festen Satz von Bedingungen betrachtet werden können.

Die Erfindung macht von einer Näherung für den Aufsatzwinkel e„, bei dem es sich um den Winkel handelt, um den das Wurfgerät, wie beispielsweise eine Kanone, über die Sichtlinie zum Ziel angehoben werden muß, Gebrauch, die durch die Gleichung

In diesen Gleichungen ist

Kn ■■= Widerstandsbeiwert,

R — Entfernung,

A' ^- Pd¹K,,,

ρ -- Luftdichte,

d ■--= Projcktildurchmesscr,

m — Projektilmasse,

K₀ = Anfangsgeschwindigkeit des Projektils.

ίο Die ballistische Drift η_η ist gemäß der Gleicluinj

Vo — "O ^o V-'"'

dem Aufsatzwinkel F₀ proportional. In dieser Glei chung ist Kd ein Glied, das von dem "Irägheitsmomcn des Projektils, der Drehgeschwindigkeit sowie Auf triebs- und Momentbeiwerten abhängt, welche GröBei für jede Munition bestimmt werden können. Dci Seitenwindkoeffizient K_cv> ist durch die Gleichung

Kcw —

(3 b)

bestimmt, in der K_w ein empirisch abgeleiteter Koeffi zient für jede Munition ist.

Wie bereits festgestellt, können Signale, die eim Funktion der ballistischen Gleichungen sind, vor Schaltungen erzeugt werden, die die Entfernungs information R in Übereinstimmung mit ballistischer Gliedern und normalisierten Funktionen verarbeiten

Beispielsweise wird der Aufsatzwinkel e₀ von cinci Schaltung erzeugt, die das Entfcrnungssignal R gemäi den folgenden Gleichungen verarbeitet:

in der

und

2A- K_o» 2pd*V₀K_D

R - ^m

K_n- — —

Ein Signal für die Flugzeit // wird von einer Schaltung erzeugt, die das Entfernungssignal R gemäß dei folgenden Gleichung verarbeitet:

in der

'n =

mg

/e²«^ÄI"-l \
VJR-Klm " ¹J

wiedergegeben wird. Die entsprechende Näherungsgleichung für die Flugzeit tf des Projektils ist

tf =

K~V~_a

Aus diesen Gleichungen ist ersichtlich, daß bei dei Verwirklichung der Schaltungen R_n, ε» und f„ Gliedei sind, die einem bestimmten Geschoß oder einer be stimmten Munition und Bedingung zugeordnet sine und als Konstanten für jeden festen Satz von Bedin·

gungen behandelt werden können, wogegen /. (Ä/Ä„ und ft (RIR_n) Funktionen sind, die unabhängig von Projektil und Zustand und daher, mit anderer; Worten auf alle Projektile anwendbar sind. Der Vorteil diesel nach der Erfindung verwendeten Näherung bestehl

darin, daß nur ein Funktionsgenerator für eine Viel

zahl von Projektilen eingerichtet zu werden braucht

Wie aus dem Blockschaltbild nach F i g. 1 nähei

ersichtlich, wird das Entfernungssignal R zunächst

XQCtT.

durch Multiplizieren mit dem Glied 1//?_M normiert. Das Multiplizieren erfolgt mit Hilfe einer Multipl·- katorschaltung 20, die im folgenden auch als Ballistiktermmultiplikalior bezeichnet wird und die für jede Munition einstellbar ist. Das normierte Entfernungslignal RjR_n wird dann Funktionsgcneratorcn 22 und 24 zugeführt, die parallel zueinander angeordnet sind und Ausgangssignale für die ballistische Funktion /_e (Rj R_n) bzw. fi(RjRn) erzeugen. Diese Fimktions-Ausgangssignale werden dann Multiplikatorschaltungen 26 und 28 zugeführt, die ebenfalls im folgenden als Ballistiktermmultiplikatoren bezeichnet werden und in denen die Funktionen mit den ballistischen Gliedern oder Termen ^_n bzw. I_n multipliziert werden. Infolgedessen ist das Ausgangssignal des Ballistiktermmultiplikators 26 für den Aufsatzwinkel r₀ eines bestimmten Projektils und bei einer bestimmten Entfernung R gemäß der obigen ballistischen Gleichung (4) charakteristisch. Das Ausgangssignal des Ballistiktermmultiplikator 26 bezieht sich auf die Flugzeit// des ao gewählten Projektils bei der bestimmten Entfernung R gemäß der obigen Gleichung(7) für die Flugzeit//.

Das Entfernungssignal R wird also einem Multiplikator 20 zur Multiplikation mit einer ballistischen Konstante zugeführt, der in F i g. 2 im einzelnen dargestellt ist, um das normierte Entfernungssignal RjR_n für eine ausgewählte von mehreren Projektilarten zu erzeugen. Der Multiplikator 20 ist ein Operationsverstärker, der eine Anzahl von η parallelen Eingangs-Widerstandszweigen aufweist, die zur Verstärkungseinstellung dienen und von denen jeder einen der Flächen-Fcldcffckttransistorcn 34 bis 34»/ enthält, der in Serie zu einem der Vielzahl von Widerständen 38 bis 38« geschaltet ist. Die Widerstandszweige sind mit einem Eingang eines Verstärkers verbunden. Der Index η bezeichnet die Schaltungsclemente in dem/i-ten Widerstandszweig und ist gleich einer entsprechenden Nummer der Projektile. Im Betrieb ist nur einer der Transistoren 34 bis 34n durch eine positive Spannung t V eingeschaltet, die der Basis über einen der Widerstände 36 bis 36« zugeführt wird, während alle anderen der Transistoren 34 bis 34;/durch eine negative Spannung - V gesperrt sind, die ihren Gattelektrodcn über die entsprechenden Widerstände 36 bis 36// zugeführt wird.

Es sei nun angenommen, daß das ausgewählte Projektil oder die ausgewählte Munition einen Ballistikterm )jR_n aufweist, der in den Ballistiktermmultiplikator 20 durch die Summe der Serienwiderstände in dem Schaltungszweig zwischen dem Emitter und dem Kollektor des eingeschalteten Transistors34 und des Widerstandes 38 zwischen dem Transistor 34 und dem Eingang eines Operations-Verstärkers 40 eingegeben wird. Im Betrieb ist ein Schalter 42 so eingestellt, daß eine Spannung -i V über den Widerstand 36 dem Gitter des Feldeffekttransistors 34 zugeführt wird, um ihn einzuschalten, während alle anderen Transistoren an ihren Gattelektroden eine Spannung -V erhalten und daher gesperrt sind.

Der Operationsverstärker 40 ist für einen Verstärkungsfaktor 1 kompensiert, und es ist sein Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand 44 mit einem seiner Eingänge verbunden, so daß die Verstärkung Ballistiktermmultiplikators 20 dem Verhältnis des Wertes des Rückkopplungswiderstandes 44 zu der Summe aus den Widerständen zwischen der Kathode und uer Anode des eingeschalteten Feldeffekttransistors 34 und dem Widerstand 38 proportional ist und durch das Glied YjR_n ausgedrückt werden kann. Demnach wird das empfangene Entfcrnungssignal R mit den ballistischen Term I/Λ,, multipliziert, so daß das Ausgangssignal des Ballistiktcrmmultiplikators 20 für die gewählte Munition gleich RjR_n ist.

leglichc Verstärkung, die von den Widerstandskreisen herrührt, die die abgeschalteten Feldeffekttransistoren enthalten, kann außer Betracht bleiben, da der Widerstand zwischen der Kathode und der Anode im Verhältnis zu den anderen Kreiswiderständen sehr hoch ist. Die Nullverschiebung des Operationsverstärkers 40 kann durch den Mittelabgriff eines Potentiometers 46 eingestellt werden, an dem die abgegriffene Spannung im wesentlichen 0 V beträgt und von dem sie einem Eingang des Operationsverstärkers 40 über ein Widerstandsnetzwerk zugeführt wird.

Für andere Projektile kann der ballistische Term \jR„ anders sein, denn es ist der Wert der Widerstände 38 bis 38// so gewählt, daß die verschiedenen .Widerstände den verschiedenen ballistischen Tcrmcn verschiedener Projektile entsprechen. Demnach ist das ausgewählte, normierte Entfernungs-Ausgangssignal RjR_n dem ausgewählten Projektil speziell zugeordnet. Das Ausgangssignal RjR_n wird dann den ballistischen Funktionsgeneratoren 22 und 24 zugeführt.

Der ballistische Funktionsgenerator 22 ist in F i g. 3 im einzelnen dargestellt und enthält einen Unterbrcchungswähler 50 und ein schaltbarcs Widerstandsnetzwerk 52, das eine Anzahl von Widerstandszweigen enthält, die in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des I Jnterbrcchungswählcrs 50 wahlweise parallel geschaltet und mit dem Eingang eines Operationsverstärkers 54 verbunden werden, um dessen Verstärkung annähernd gemäß der Exponentialfunktion der Gleichung (4) zu ändern.

Der Untcrbrcchungswähier 50 enthält eine Anzahl paralleler Spannungsvcrgleichcr 56, 58 und 60, die das normierte Entfcrnungssignal RjR_n empfangen und so eingestellt sind, daß sie Ausgangssignale A bzw. D bzw. C bei drei verschiedenen Spannungsniveaus K₁, V₂ und V₃ erzeugen. Mehr im einzelnen empfangen die Spannungsvergleicher 56, 58 und 60 an einem ihrer Eingänge die normierte Entfernungsspannung RIR_n über je einen Widerstand 62 bzw. 64 bzw. 66. Wenn ein erstes Spannungsniveau F₁ von der normierten Entfernungsspannung RIR_n überschritten wird, wird das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 56 niedrig. Das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 56 wird über einen Widerstand 70 der Basis eines pnp-Transistors 68 zugeführt, um diesen Transistor 68 einzuschalten und an dessen Kollektorwiderstand 72 einen Spannungsabfall zu erzeugen, so daß das Unterbrechungssignal A positiver wird.

Das anschließend durch Einschalten des Transistors 74 erzeugte Unterbrechungssignal B wird ebenfalls positiver, wenn das dem Vergleicher 58 zugeführte, normierte Entfernungssignal RjR_n das Spannungsniveau V₂ überschreitet.

Zusätzlich wird die Unterbrechungsspannung C, die anschließend durch Einschalten des Transistors 76 erzeugt wird, stärker positiv, wenn das vom Vergleicher 60 empfangene normierte Eingangssignal RjR_n das Spannungsniveau V₃ überschreitet.

Diese Unterbrechungssignale A, B und C werden dem Widerstandsnetzwerk 52 zugeführt, um wahlweise

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die Verstärkung des Operationsverstärkers 54 zu verändern.

Das Widerstandsnetzwerk 52 enthält einen ersten Satz paralleler Widerstandszweige 80, die das normierte LiIi(Te: mingssigiial IVR_n ciiipTangcn und auf die Untcrbrceliuiigssignale ·Ι, Ii und C ansprechen, um den Vcrslärkungsverlauf oder den Anstieg der Funktion f_r [RjIi₁₁) /u veriindern, die am Ausgang des Operationsverstärkers 54 erzeugt wird. Das Widerstandsnetzwerk 52 enthält noch einen /weiten Sat/ paralleler Widerstandszweige 82, die gemeinsam an eine fc^te Spannung Y₉, angeschlossen sind und auf die Untcrbreehiingssignalc ,1, D und C anspiethen, um das Niveau des projizieren Verstärkungsanstieges so vorzuspannen, dall die Koordinaten der Funktion JARlRn) an vorgewählten Punkten geschnitten werden.

Mehr im einzelnen sind dann, wenn das normierte ilntfcrnungssignal RjR₁₁ kleiner ist als das erste Untcrbrechungs-Spannungsnivcau Y₁, nur ein Anstiegs-P.instcllwiderstand 84 und ein Widerstand 86 zur Einstellung des Schnittpunktes mit dem Eingang des Operationsverstärkers 54 verbunden, denn es wird kein Untcrbrcehungssignal Λ, H oder C empfangen, um einen der Feldeffekttransistoren einzuschalten, die in dem ersten und dem zweiten Satz paralleler Widcrstands/weige 80 bzw. 82 enthalten sind.

Der Operationsverstärker 54 enthält einen Verstärker 87, der mit einem seinen Ausgang und einen Eingang verbindenden Rückkopplungswidcrstand 88 verschen ist. Weiterhin wird eine Spannung zur NuII-punktsversehiebung in der oben beschriebenen Weise einem anderen Eingang des Verstärkers zugeführt. Unter diesen Bedingungen wird die Kombination des Widerstandes 84 zur Ansliegseinstcllung und des Widerstandes 86 zur Einstellung des Schnittpunktes als Widerstand zur Verstärkungseinstellung, und es ist die Verstärkung des Operationsverstärkers proportional dem Verhältnis des Wertes des Rückkopplungswiderstandes 88 zur Summe der Parallelwidcistände des Anstiegswiderstandes 84, der auf das normierte Enlfernungssignal RjR_n wirkt, und des Sehnittpunktwiderstandes 86, der auf die Bezugsspannung K₇, wirkt.

Unter diesen Bedingungen erzeugt der Funktionsgenerator 22 den ersten 1 inienabschnitt, der in F i g. 4 dargestellt ist, bis von dem normierten Entfernungssignal RiR_n eine Spannung C₁ überschritten wird. Es sei bemerkt, dall dieser Kurvenabschnitt, der von dem ballistischen Funktionsgenerator erzeugt wird, und alle folgenden Kurvenabschnitte der stetigen Kurve für die Funktion /, [RjR_n) so angenähert ist, daß an jeder Stelle eine Maximaldifferenz 1 nicht überschritten wird. Pie Unterbrechungspunkte und der Anstieg der Kurvenabschnitle kann durch empirische Versuche an Hand von Tabe'lenwerten, durch eine graphische Aufzeichnung der Funktion oder mathematisch mittels der üblich verwendeten Verfahren zur Fehlerverminderung ermittelt werden, beispielsweise durch die Technik der kleinster! Fchlcrquadrate.

Sobald der Wert des normierten Entfernungssignals RR₁₁ die erste Unterbrechungsspan;.Mng I', überschreitet, wird von dem UnterDrechungswähler 50 das erste Unterbrechungssignal .1 erzeugt und über Widerstände 94 und 96 den Gattelektroden \on Feldeffekttransistoren 90 und 92 im ersten bzw /weiten >.!!/ der I'.>ralleh\ider-.iände 80 uiui 82 zugeführt.

um diese Transistoren einzuschalten. Die Widerstandswerte des Widerstandes 84 und des dazu parallelen Widcrstands/.wciges, der den Widerstand zwischen der Kathode und der Anode des eingeschalteten FcIdcffckllransislors90 und des Widerstandes 98 umfallt, vermindert den Anstiegswidcrstand des Operationsverstärkers 54, wodurch der Anstieg lies zweiten l.inicnabschnittcs /wischen den Spannungen (', und Γ., vergrößert wird, wie es F i g. 4 zeigt. Weiterhin

ui hat für die Schnittpunkt-Vorsp mining die Summe der parallelen Widerstandswerte des Widerstandes 86 und des Widerstandszweiges, der den Widerstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor des eingeschalteten Feldeffekttransistors 92 und des Widerstandes 100 umfaßt, eine solche Wirkung auf die Vorspannung V,,,,, daß die Verstärkung des Operationsverstärkors 54 so vorgespannt wird, daß eine Projektion des zweiten ansteigenden Einienabsehnittcs die Koordinate der Kurve in F i g. 4 an einem vorbestimmten Punkt schneidet.

In gleicher Weise wird der dritte ansteigende Linienabschnitt zwischen den Unterbrechungsspannungen Y₁ und V₃ erzeugt, wenn das Unterbrechungssignal Il an den Gattclektroden der Feldeffekttransistoren 102 und 104 empfangen wird und diese Transistoren einschaltet, so daß ihr Eniitter-Kollektor-Widcrstand und die Widerstände 106 bzw. 108 zu den vorher beschriebenen Widerstandszweigen parallel geschaltet werden, um den Anstieg des dritten Linienabschnittes zu erhöhen und weiterhin den Linienabschnitt zu einem anderen Koordinatenschnittpunkt zu verschieben.

Der vierte Linienabschnitt, der der Spannung K₁ folgt, wird erzeugt, wenn das Unterbrcchungssignal C an den Gattclektroden der Feldeffekttransistoren 11(1 und 112 erscheint und diese Transistoren einschaltet E)er Widerstandszweig, der den Widerstand zwischen dem F.miiter und dem Kollektor des eingeschalteten Transistors 110 bzw. 112 und den Widerstand 114 bzw. 116 umfaßt, wird zu den vorher beschriebenen Widerständen parallel geschallet, um den Verstärkeranstieg des Operationsverstärkers 54 weiter zu erhöhen und den Operationsverstärker weiter vorzuspannen, so daß der so projizierte Linienabschnitt de Spannungsanstieges die Koordinaten an einem neuer Schnittpunkt schneidet.

Obwohl ein Funktionsgenerator beschrieben worder ist, der in der Lage ist, in der beschriebenen Weise ·. iei Linienabschnitte zu erzeugen, versteht es sich, daß e· möglich ist, die Genauigkeit der Kurvenannäherum durch einen solchen Funktionsgenerator zu erhöhen indem weitere Spannungsvergleicher und weiten Widerstandszweige mit Feldeffekttransistoren unc Widerständen hinzugefügt werden, so daß zusätzlich* Linienabschnitte an zusätzlichen Unterbrechungs punkten erzeugt werden können, um die stetige Kurv< nach F i g. 4 besser anzunähern.

Das resultierende Ausgangssignal am Ausgang de: Operationsverstärkers 54 entspricht angenähert dei Funktion Ja[RiR_n)- Dieses Signal wird dann den einstellbaren Ballistiktermmukiplikator 26 (F i g. 1 zugeführt, indem es mit der Ballistikkonstante t, multipliziert wird. Der einstellbare Ballistikterm multiplikator 26 hat den gleichen Aufbau wie de einstellbare Ballistiktermmultiplikator nach F i g. 2 abgesehen davon, daß die Werte der Widerstände 3! bis 38» und des Rückkoppiungswiderstandes 44 genial der ballistischen Konstanten .„ für jede Munitioi

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gewählt ^:ind. Das Ausgangssignal dieses einstellbaren Ballisiiktcrmmultiplikators 26 ist gemäß der Gleichung (4) dem Aufsatzwinkel i₀ proportional.

Der ballistische Funktionsgenerator 24 zur Kr/.ciigung der ballistischen Funktion Ji(KUi_n) und der einstellbare Ballistiktcrmmulüplikalor 28 /ur Multiplikation der Funktion mit dem ballistischen Venn ,'.·. genial.} F i g. I sind in der gleichen Weise ausgebildet wie der ballistische Funktionsgenerator 22 nach F i g. 3 b/.w. der einstellbare Ballistiktermmultiplikator 26 nach F i g. 2, abgesehen davon, daß die Werte der darin enthaltenen Widerstände so gewählt sind, daß die resultierende ballistische Funktion und der Multiplikationsterm die stetige Kurve und den Ausdruck gut annähern, die durch die Gleichungen (7) und (H) wiedergegeben sind.

Wie oben angegeben, kann die ballistische Drift j/₀ erzeugt werden, indem das Aufsat/.winkelsignal <■„ durch e.iien ballistischen DrifHerrn /C₁/ in einem Ballistiktermmultiplikator 27 multipliziert wird. Dieser ballistische Driftterm ist eine Funktion der Pro-

jektilträgheit und der Drailcigcnschaften, sou \uftriebs- und Mpr.icntkocffi/icntcn sowie der l'rojektilmassc, der Größe und des Widcrslandshciwcrles. Der Ballistiktermmultiplikator 27 ist im Aufhau dem an Hand von F i g. 2 beschriebenen Ballistiklcrnimuhiplikalor 20 gleich.

i.hcnso kann, wie oben festgestellt, der Seilenwitulkocfli/.icnt K_vw durch Multiplizieren des lk;!'.eitsignals/f durch einen empirisch abgeleiteten baHistisehen Term K₁,- in einem Ballistiktermmultiplikator 2^l> erzeugt werden. Die Ausbildung des Ballistiktcrnvmultiplikators 27 ist derjenigen des Ballistiklcrmimiltiplikators 20 nach F i g. 2 gleich.

Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform für einen Gleichstrombetrich ausgelegt ist, is: es möglich, unter Verwendung von Flächen-Feldeffekttransistoren mit einem gleichartigen Schaltungsaiifbau eine mit Wechselstrom arbeitende Ausführungsform aufzubauen. Außerdem ist es möglich, die lirlindung in Digitaltechnik und in elektromechanischer Technik zu verwirklichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

i 929 Patentansprüche: i

1. Rechner zum Bestimmen von zur Feuerleitung einer Schußwaffe geeigneten charakteristischen Größen der ballistischen Flugbahn eines Projektils in Abhängigkeit von der Zielentfernung und ballistischen, die Projektileigenschaften und Umweltbedingungen berücksichtigenden Daten, mit mindestens einem zur Lösung einer ballistischen ic Gleichung ausgebildeten Funktionsgenerator zur Verarbeitung der dem Rechner zugeführten, für die Entfernung und die ballistischen Daten charakteristischen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Lösung einer Gleichung des Typs

G= A-/(RI R_n)

eingerichtet ist, in der G die charakteristische Größe der Flugbahn, A ein ballistische Konstanten ao enthaltender Faktor, R die Zielentfernung, XjR_n ein ballistische Konstanten enthaltender Normierungsfaktor und /(RfR_n) eine vorgegebene, für eine Vielzahl von Projektilarten geltende nichtlineare Übertragungsfunktion bedeuten, und einen as ersten Multiplikator (20) umfaßt, der das Entfernungssignal R mit dem Normierungsfaktor IjR_n multipliziert und ein für eine spezielle Projektilart geltendes normiertes Entfernungssignal RjR_n liefert, daß das normierte Entfernungssignal R/R„ einem Funktionsgenerator (22 bzw. 24) zugeführt wird, der das normier'-, Entfernungssignal RjR_n nach der Übertragungsfunktion /(RIR_n) verarbeitet, und daß dt;n Funktionsgenerator (22 bzw. 24) ein weiterer Multiplikator (26 bzw. 28) nachgeschaltet ist, der durch Multiplikation des Ausgangssignals des Funktionsgenerators mit dem die Normierung aufhebenden Faktor A ein für die charakteristische Größe G der Flugbahn charakteristisches Signal liefert.

2. Rechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Bestimmung des Aufsatzwinkels F₀ nach der Näherungsgleichung

_e2ltK:m ]

2RKIm

- 1

•15

eingerichtet ist, in der in die Projektilmasse, V₀ die Anfangsgeschwindigkeit des Projektils, g die Erdbeschleunigung, R die Zielentfernung und K ein Faktor pci²Kυ bedeuten, in welchem ρ der Luftdruck, el der Projektildurchmesser und Kn ein Widerstandsbeiwert sind, und demgemäß der erste Multiplikator die Zielentfernung R mit dem Faktor Kim multipliziert, der Funktionsgenerator die Funktion

e² κ it η

2R)R_n

6o

annähert und der zweite Multiplikator eine Multiplikation mit dem Term nif>l2KV₀ ² vornimmt.

3. Rechner nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Bestimmung der Flugzeit // nach der Nähcrungsglcichung

m KV_n

(c

KKim _

1)

eingerichtet ist, in der »1 die ProjeKtilmasse, V₀ die Anfangsgeschwindigkeit des Projektils, R die Zielentfernung und K ein Faktor pd³Ko bedeuten, in welchem ρ der Luftdruck, d der Projektildurchmesser und Kn ein Widerstandsbeiwert sind, und demgemäß der erste Multiplikator die Zielentfernung R mit dem Normierungsfaktor Kjm multipliziert, der Funktionsgenerator eine Funktion vom Typ ε^Λ·'^Λ" — 1 annähert und der zweite Multiplikator eine Multiplikation mit dem Faktor m/KV₀ vornimmt.

4. Rechner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Bestimmung von zwei verschiedenen, für die Flugjahn charakteristischen Größen, vorzugsweise des AufsatzwinkeLs ε₀ und der Flugzeit //, zwei Kanäle aufweist, von denen jeder einen Funktionsgenerator (22 bzw. 24) und einen zweiten Multiplikator (26 bzw. 28) enthält.

5. Rechner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Multiplikator (20) einen Operationsverstärker (40) mit einem Rückkopplungswiderstand (44) zwischen seinem Ausgang und seinem Eingang, eine Anzahl paralleler Widerstandszsveige, von denen jeder in Serie zu einem Widerstand (38) einen Flächen-Feldeffekttransistor (34) aufweist und an einem Ende mit einer das Entfernungssignal R führenden Leitung und am anderen Ende mit dem genannten Eingang des Operationsverstärkers (40) verbunden ist, und eine Schaltanordnung (42) zum Zuführen für die ballistischen Daten charakteristischer elektrischer Signale zu den Steuerelektroden der' Feldeffekttransistoren (34) aufweist, um durch wahlweises Ein- und Ausschalten der Transistoren die Verstärkung des Operationsverstärkers (40) in Abhängigkeit von den ballistischen Daten zu variieren.

6. Rechner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator (22 bzw. 24) einen Operationsverstärker (54) mit einem Rückkopplungswiderstand (88) zwischen seinem Ausgang und einem Eingang, einen Unterbrechungswähler (50) mit einer Anzahl von Spannungsvergleichcrn (56, 58 und 60), von denen jeder auf eine andere von mehreren verschiedenen Spannungen anspricht, das normalisierte Entferniingssignal R/.I_n empfängt und jeweils dann ein Unterbrechungssignal erzeugt, wenn die jeweilige Spannung das normalisierte F.ntfernungssignal überschreitet, und zwei Gruppen (80 und 82) von Widerstandszweigen umfaßt, daß alle Widerstands/weige einen Widerstand (/.. B. 98) und alle außer einem einen Flächen-Feldeffekttransistor (7. B. 90) enthalten, der mit dem Widerstand des jeweiligen Widerstandszweiges in Serie geschaltet ist, und weiterhin an einem Finde die Widerstandszweitje beider Gruppen mit dem genannten Eingang des Operationsverstärkers (54) verbunden sind, während die Widerstandszweige der ersten Gruppe (80) am anderen Ende mit einer das normierte Entferniingssignal führenden Leitung und die Widerstandszweige der zweiten Gruppe (82) mit einer eine Vorspannung führenden Leitung verbunden sind.

7. Rechner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Multiplikator (26 bzw. 28) einen Opera-

tionsverstärker mit einem Rückkopplungswiderstand zwischen seinem Ausgang und einem Eingang, eine Anzahl paralleler Widei Standszweige, von denen jeder in Serie zu einem Widerstand einen Hächen-Feldeffekttransistor aufweist und an einem Ende mit einer das Ausgangssignal des Funktionsgenerators (22 bzw. 24) führenden Leitung und am anderen Ende mit dem genannten Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist, und eine Schaltanordnung zum Zuführen elektrischer Signale zu den Steuerelektroden der Feideffekttransistoren umfaßt, um durch wahlweises Ein- und Ausschalten der Transistoren die Verstärkung des Operationsverstärkers zu variieren.

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