-
Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
Systeme für
eine Fernsteuerung von Waffensystemen und insbesondere Systeme zur
Zielfernerfassung und zum Abfeuern von Waffen für auf Fahrzeugen montierte
Waffen mit Waffenstabilisierung.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Durch Radfahrzeuge wird in einigen
Situationen, z. B. in dichten Wäldern,
Stadtgebieten und einigen weichen Böden, eine bessere Mobilität bereitgestellt
als durch Raupen- oder Kettenfahrzeuge. Die im allgemeinen kleinere
Größe und das
leichtere Gewicht führen
zu einer besseren Transportfähigkeit
und einer leichteren Herstellung der Einsatzfähigkeit. Aufgrund des leichteren
Gewichts, der kleineren Größe und der
inhärenten
Einfachheit von Radfahrzeugen sind die Betriebs- und Unterhaltungskosten
geringer als für
Raupen-oder Kettenfahrzeuge.
Schließlich
stellen Radfahrzeuge innerhalb des allgemein vorherrschenden friedenserhaltenden
politischen Klimas eine geringere Bedrohung dar, während sie
einen erheblichen Schutzgrad und eine beträchtliche Feuerkraft bereitstellen.
-
Mit moderner Technologie ausgestattet
besitzen Radfahrzeuge nunmehr eine wesentliche Überlebensfähigkeit. Die Überlebensfähigkeit
von Fahrzeugen im Kampfeinsatz wird durch eine Kombination von Eigenschaften
erreicht, z. B. der Bewaffnung, der Beweglichkeit und der Fähigkeit
auf einen Angreifer zu reagieren.
-
Es ist eine beeindruckende Serie
von auf Radfahrzeugen montierten Waffen als mobile Plattform bereitgestellt
worden, um auf einen Angreifer zu reagieren. Die primären Grenzen
solcher Waffen als Faktor der Überlebensfähigkeit
sind die Reaktionsgeschwindigkeit und der Schutz des Richtschützen. Beispielsweise sind
Geschosse oder Projektile zwar hochgradig tödlich, sie können jedoch
nicht schnell oder in Bewegung abgefeuert werden. Sie bilden eher
ein in der Entfernung gehaltenes, defensives oder aus dem Hinterhalt
oder Versteck operierendes System als ein direktes offensives System
oder ein System, das in Antwort auf einen spontanen tödlichen
Angriff verwendet werden kann. Kleinkaliberwaffen sind gegen weiche
und leichtbewaffnete Ziele effektiv, wobei der Richtschütze jedoch
ungeschützt
ist und die Reaktionszeit sich in Abhängigkeit von der Situation
und Bedingungen ändert.
Außerdem
ist die Reaktionsgenauigkeit basierend auf den Fähigkeitert des Richtschützen und
darauf, ob das Fahrzeug sich bewegt oder in Ruhe befindet, begrenzt.
-
Daher bestand auf dem Fachgebiet
Bedarf für
ein Waffensteuerungssystem, das auf eine beliebige auf einem Fahrzeug
oder auf einem Dreibein montierte Waffe anwendbar ist und es ermöglicht,
ein Ziel vom Innenraum des Fahrzeugs aus zu erfassen und die Waffe
abzufeuern.
-
In einer mit der vorliegenden Erfindung
verwandten US-Patentanmeldung
wurden die vorstehend erwähnten
Nachteile durch ein Waffensteuerungssystem gelöst, das eine ferngesteuerte,
zweiachsige Waffenplattform für
fahrzeugmontierte Waffen aufweist, z. B. für Maschinengewehre des Typs
MK19, M2 oder M60. Das darin dargestellte Waffensteuerungssystem
weist vier Basiskomponenten auf: eine Waffenhalterung, eine Elektronikeinheit,
eine Fernbedieneinheit und eine Einrichtung zum Unterbrechen der
Verbindung zwischen einem Geschützturm
und seinem Unterbau (Hull Turret Disconnect) (HTD-Einrichtung).
Das Waffensteuerungssystem kann in einem lokalen Modus oder in einem
Fernbedienungsmodus bedient werden. Die Funktionsweise im lokalen
Modus ist mit der Funktionsweise einer Standard-Fahrzeugwaffenhalterung
identisch. Die Funktionsweise im Fernbedienungsmodus ermöglicht eine
Zielbeobachtung, eine Schwenkbewegung und das Abfeuern der Waffe
vom Inneren des Fahrzeugs aus.
-
Eine präzise und stabile Zielerfassung
sind jedoch ebenfalls wesentliche Faktoren.
-
Kurze Beschreibung der
Erfindung
-
Erfindungsgemäß weist ein durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und
10 definiertes Waffensteuerungssystem eine Systemelektronik zum
Bereitstellen einer Steuerungs- und
Antriebselektronik für
das Waffensteuerungssystem auf. Eine Waffenhalterung hält eine
Waffe und feuert die Waffe gemäß Befehlen
von der Systemelektronik ab. Eine Fernbedienung weist ein Display
und einen Handbedienteil zur betrieblichen Steuerung des Waffensteuerungssystems
von einer von der Waffenhalterung entfernten Position auf. Eine Systemunterbrechungseinrichtung
deaktiviert die Steuerung der Waffe durch das Waffensteuerungssystem. Eine
Sicherheitsverriegelung verhindert ein versehentliches oder zufälliges Abfeuern
der Waffe. Die Waffenhalterung ist in der Lage, verschiedenartige
Waffen in einer Gyro-Stabilisierungsanordnung zu halten und abzufeuern,
die auf der Waffenhalterung montiert ist, und ist mit der Fernbedienung
und der Systemelektronik betrieblich verbunden, um eine Visierlinien-Waffenstabilisierung
und eine integrierte Visier- oder
Sichtstabilisierung bereitzustellen.
-
Die Gyro-Stabilisierungsanordnung
weist mindestens eine Gyroeinrichtung zum Erfassen eines Höhen- und
eines Drehpositionsfehlers auf. Die Gyro-Stabilisierungsanordnung
weist eine nullpunktkorrigierte Drift-Rate von weniger als 5°/h auf. Die
nullpunktkorrigierte Drift-Rate ist bezüglich des Azimuts und der Höhe einstellbar.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung wird nachstehend unter
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
darstellen und in Verbindung mit der Beschreibung dazu dienen, die
Prinzipien der Erfindung zu erläutern;
es zeigen:
-
1 die
Basiskomponenten des erfindungsgemäßen Waffensteuerungssystems;
-
2A eine
Vorderansicht einer Fernbedieneinheit des Waffensteuerungssystems;
-
2B eine
Seitenansicht der Fernbedieneinheit des Waffensteuerungssystems;
-
3 eine
auf einem LCD-Display der Fernbedieneinheit dargestellte typische
Information;
-
4 eine
Waffenhalterung des Waffensteuerungssystems;
-
5 eine
Vorderansicht eines Fahrzeugs zum Darstellen der Position des Waffensteuerungssystems;
-
6 eine
Seitenansicht des Fahrzeugs zum Darstellen der Position des Waffensteuerungssystems;
-
7 eine
Draufsicht des Fahrzeugs, teilweise im Querschnitt, zum Darstellen
der Position des Waffensteuerungssystems;
-
8 eine
schematische Darstellung der Basiskomponenten einer Elektronikeinheit;
-
9 eine
schematische Rückansicht
einer Anordnung zum Montieren eines Maschinengewehrs des Typs MK19;
-
10 eine
Teil-Querschnittansicht zum Darstellen eines zum Montieren eines
Maschinengewehrs des Typs M2 verwendeten horizontalen Klemmsystems;
-
11 einen
vertikalen Halterungs- und Einstellgriff zum Montieren eines Maschinengewehrs
des Typs M2;
-
12 und 13 ein zum Montieren eines
Maschinengewehrs des Typs M60 verwendeten Klemmsystems;
-
14 eine
Stabilisierungs-/Sensoranordnung;
-
14a eine
Vorderansicht der Stabilisierungs-/Sensoranordnung betrachtet in
Richtung des Pfeils 14a; und 14b eine
Vorderansicht der Stabilisierungs-/Sensoranordnung betrachtet in
Richtung des Pfeils 14b.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Wie in 1 dargestellt,
weist das erfindungsgemäße Waffensteuerungssystem
die folgenden Basiskomponenten auf:
- (1) Fernbedieneinheit
(RCU) 10;
- (2) Elektronikeinheit (EU) 12;
- (3) Einrichtung zum Unterbrechen der Verbindung zwischen einem
Geschützturm
und seinem Unterbau (Hull Turret Disconnect, HTD);
- (4) Waffenhalterung (WM) 16.
-
Wie in den 2A und 2B dargestellt
ist, wird durch die RCU 10 eine Fernbedienungsschnittstelle
für das
Waffensteuerungssystem bereitgestellt. Die RCU 10 weist
ein CRT-Display 18, einen Handgriff 20 und eine
Schalttafel (Control Panel) 22 auf. Die RCU kann an der
Rückseite
des Fahrersitzes und so angeordnet sein, daß sie durch ein hinter einem
Fahrer sitzendes Besatzungsmitglied bedienbar ist.
-
Das LCD-Display 18 der RCU
ist vorzugsweise ein 8 Zoll × 6
Zoll Schwarz/Weiß-Flachdisplay
mit Helligkeitssteuerung, das etwas unterhalb des Augenniveaus angeordnet
ist. Das LCD-Display ist vorzugsweise 2 Zoll dick und erstreckt
sich etwa 3 Zoll von der Rückseite
des vorderen Beifahrersitzes. Die RCU kann an Querhalterungen montiert
sein, die in Kniehöhe
der Bedienungsperson angeordnet sind.
-
Das LCD-Display stellt ein Bild einer
auf der Waffenhalterung (WM) 16 montierten Videokamera dar. Das
WM-Videokamerabild
weist Bedienungs- oder Steuerungsinformationen, eine Zielmarkierung
bzw. ein Zielfadenkreuz und eine Visierlinienanzeige auf, die durch
den EU-Computer überlagert
dargestellt werden. 3 zeigt
eine auf dem LCD-Display 18 dargestellte,
typische Information. Insbesondere stellt eine Waffenanzeige 28 den
aktuell montierten Waffentyp dar (d.h. MK19, M2 oder M60). Eine
Azimutanzeige 30 stellt die Waffenausrichtung im Azimut
bezüglich
des Fahrzeugs dar. Waffeneinstellungsanzeigen zeigen die Einstellung
der Waffe in 1 Milliradian-Schritten, wenn (nachstehend beschriebene)
Höhen-
und Azimuteinstellknöpfe gedreht
werden. In der Mitte des CRT-Displays 18 wird eine Zielmarkierung 34 dargestellt.
Alle überlagerten Informationen
sind programmierbar und können
für spezifische
Anwendungen geeignet angepaßt
werden.
-
Der Handgriff
20 ermöglicht der
Bedienungsperson eine Visierlinien- und Abfeuerungssteuerung (Fire Control),
die durch Anheben eines Rbzugbügels
24 und
Drücken
eines Auslöseschalters
26 durch
den Zeigefinger (
2B)
erfolgt. Es sind andere Steuerungen für die Leistungs- oder Stromversorgung,
die Displayanzeige und Positionsfeineinstellungen vorgesehen. Insbesondere
können
durch die RCU folgende Steuerungen bereitgestellt werden:
RCU-Handgriff
20
| Auslöseschalter 26 | Ermöglicht das
Abfeuern der Waffe. Es ist eine Sicherungsabdeckung vorgesehen. |
| Daumentransducer 20a | Steuert
die Visierlinie der Waffenhalterung in beiden Achsen. |
| Polaritätsschalter 20b | Ermöglicht es
dem Richtschützen,
eine Darstellung in weißen
oder schwarzen Symbolen auf dem Display auszuwählen. |
| Stellschalter 20c | Schwenkt
die Waffe auf eine vorgegebene Position. Diese Position kann durch
die Bedienungsperson eingestellt werden. |
RCU-Schalttafel
22
| Helligkeit 22b | Steuert
den Helligkeitspegel des Displays. |
| Leistung 22c | Steuert
die Systemleistung. |
| Arm/Safe-Sicherheits-Schalter 22d | Safe – deaktiviert
Fernabfeuerung der Waffe;
Arm – aktiviert Fernabfeuerung
der Waffe. |
| Run/Setup-Schalter 22e | Run – ermöglicht normalen
Systembetrieb. Setup – ermöglicht die
Funktionen: "Setze
Ziellinie"; Setze Stellposition" und "Wähle Munition". |
| Preset-Funktionsschalter 22f | Schaltet
Bildschirmgrafik aus; aktiviert ein programmiertes Abfeuerungsmuster.
Ermöglicht
die Auswahl eines stabilisierten oder eines nicht-stabilisierten
Modus |
RCU-Anzeige
| Leistung
22g | Lampe
zum Verifizieren, daß die
Leistungsversorgung des Systems bereitgestellt wird. |
RCU-Videoanzeigen
| Ausgewählte Waffe 28 | Zeigt
den ausgewählten
Waffentyp an. |
| Zielmarkierung 34 | Wird
zur Zielausrichtung der Waffe verwendet, die hierfür verwendetert
Bereichdaten basieren auf dem ausgewählten Waffentyp. |
| Drehposition 30 | Ein
Kreis zeigt den 360°-Drehkreis
der Waffenhalterung an; oben bezeichnet die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs,
eine Linie zeigt den relativen Zielpunkt der Waffe an. |
| Verriegelung
offen 18c | Wird
dargestellt, wenn der HTD-Verriegelungsschalter
offen (IO) ist und die Leistung und die Steuerung der Waffenhalterung
deaktiviert sind. |
| HTD-Verriegelung
gelöst 18d | Wird
dargestellt, wenn die Verbindung zwischen dem Geschützturm und
seinem Unterbau unterbrochen ist (HTD dis.). |
-
Arm/Safe-Sicherheitsschalter 22d:
Safe – deaktiviere
ferngesteuerte oder Fernabfeuerung der Waffe; Arm – Aktiviere
ferngesteuerte oder Fernabfeuerung der Waffe. Run/Setup-Schalter 22e:
Run – ermöglicht normalen
Systembetrieb; Setup – ermöglicht die
folgenden drei Setup- oder Setz-Optionen:
- (1)
Setze Ziellinie – wenn
die Ziellinie der Waffe durch die Kamera gesetzt wird, ermöglicht diese
Option eine Feineinstellung von Fadenkreuzen oder Zielmarkierungen
in der Höhe
und im Azimut, um sie mit dem anvisierten Ziel in Deckung zu bringen,
indem der Höhen-
und der Azimuteinstellknopf gedreht werden; durch Drücken der
Knöpfe
wird die Position fixiert. Diese Position stellt den "Zielmarkierungsbereich
0" dar.
- (2) Setze Stellposition – diese
Option wird verwendet, wenn eine im voraus gesetzte Höhen- und
Azimutposition erwünscht
ist. Die Waffe wird auf eine gewünschte
Stellposition eingestellt, und durch Drücken des Höheneinstellknopfes wird die
Waffe auf eine (neue) Stellposition eingestellt. Durch Drücken des
Stellschalters auf dem Handgriff kann die Stellposition abgerufen
werden.
- (3) Setze Munition – diese
Option wird verwendet, wenn eine Munition für die in der Waffenhalterung
montierte Waffe ausgewählt
wird. Die Auswahl der Munition bestimmt das Verfahren zum Ausrichten
der Zielmarkierung oder des Fadenkreuzes auf dem Display auf ein
Ziel.
-
Preset-Funktionsschalter 22g
- F1 schaltet die Bildschirmgrafik aus;
- F2 aktiviert ein programmiertes Abfeuerungsmuster;
- F3 stabilisierter Modus;
- F4 unstabilisierter Modus.
-
Nach der Auswahl einer der Funktionen
F3 oder F4 und Bewegen des Kipphebelschalters zur neutralen Position
zwischen F3 und F4 wird vorzugsweise der normale Betriebsmodus eingestellt.
-
Der Höheneinstellknopf 33a kann
zur Verwendung in verschiedenen Setup-Funktionen und zum Neuausrichten
des Zielpunktes der Waffe z. B. in Schritten von 1 Milliradian in
der Höhe
verwendet werden (3). Ein
Atimuteinstellknopf 33b kann zur Verwendung in verschiedenen
Setup-Funktionen und zum Neuausrichten des Zielpunktes der Waffe
z. B. in Schritten von 1 Milliradian im Azimut verwendet werden
(3). Videoanzeigen 32 stellen
die Azimut- und Höhenposition
in 1 Milliradian-Schritten dar. Eine Visierlinien-Handgriffsteuerung
(Daumentransducer) 20a (2A)
kann zum Steuern der Waffenausrichtung verwendet werden.
-
Die Elektronikeinheit 12 ist
ein kompakter, leichtgewichtiger Controller für das Waffensystem und eine integrierte
Sicht- oder Visierfunktion. Zur Verdeutlichung wird die Elektronikeinheit 12 unter
Verwendung von Bezugszeichen der 100er-Folge fortgesetzt. Die Elektronikeinheit 12 weist
eine Standard-Industrie-Computerbus(100)-architektur mit
einem herkömmlichen
eingebetteten oder integrierten Controller 101 auf, der
auf CPUs der Intel-Klasse basiert. Die Computerarchitektur ist durch
4 allgemein durch das Bezugszeichen 102 bezeichneten Reserveschlitze
erweiterbar, um weitere Fähigkeiten
für eine
Zielverfolgung, Abfeuerungssteuerung und erweiterte Visierfunktionen
oder Waffentypen zu unterstützen.
-
Der Computerbus wird durch eine kompakte,
stabile und hochbelastbare Leistungsversorgung 104 mit Leistung
versorgt, die die schwierigsten militärischen Anforderungen sowohl
bezüglich
der Umgebung als auch der Eingangsleistung erfüllt. Eine Spezialzweckkarte
(106) bildet eine Schnittstelle zwischen der Handgriffsteuerung
und einem Standard-Industrie-Motorcontroller 108 auf
dem Computerbus. Der Motorcontroller 108 steuert zwei Leistungsverstärker 110,
112 zum Steuern der Dreh- oder Horizontalbewegung und der Höhenbewegung
an. Standard-Industrie-Steuerungsalgorithmen werden durch den eingebetteten
oder integrierten Controller modifiziert, um eine driftfreie Steuerung
der Visierlinie (LOS) unter Verwendung eines Codiererpositionsrückkopplungsverfahrens
bereitzustellen. Durch die Codiererpositionsrückkopp lung der Motorposition
wird eine Positionsgenauigkeit im Sub-Milliradian-Bereich erhalten.
-
Die beiden herkömmlichen Leistungsverstärker 110, 112 werden
verwendet, um eine Stromschleife mit großer Bandbreite um den Höhen- und
den Drehpositionsmotor aufrechtzuerhalten. Die Leistungsverstärker, die
mit einer hohen Schaltfrequenz betrieben werden, um die Verlustleistung
zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen, werden zum Steuern der
bürstenlosen
Motoren verwendet. Den Verstärkern
wird Leistung über
einen Hochspannungsbus zugeführt.
Der Hochspannungsbus trägt
dazu bei, Infrarot(IR)-verluste in der Stromversorgung des Höhen- und
des Drehpositionsmotors zu reduzieren. Eine kompakte Spannungsversorgung
erzeugt eine korrekte Spannung aus der Fahrzeugeingangsspannung
von 24 Volt. Das System kann alle seine Leistungsparameter bei einem
Betrieb bei 100 W bei Überspannungsschutzanforderungen
von 600 Watt kontinuierlich erfüllen.
Dadurch wird ein Betrieb in verschiedenartigen Niederspannungsfahrzeugen
ermöglicht
und kann die Infrarotsignatur der Sicht- oder der Visierfunktion
und der Elektronik im Überwachungs- oder
Radarmodus reduziert werden.
-
Der Videoschnittstelle 120 werden
Signale von einer Videografikkarte 122 zugeführt, die
auf dem gleichen eingebetteten oder integrierten Computerbus läuft. Die
Grafikkarte erfaßt
das Sichtbild und fügt
automatisch Positionsinformation und die geeigneten Zielmarkierungen
bzw. das geeignete Zielfadenkreuz hinzu. Durch die Grafikkarte können durch
eine Steuerung vom eingebetteten oder integrierten Prozessor weitere Merkmale
zum Downloaden von Video- und Digitalbildern bereitgestellt werden.
Die Befehlsschnittstelle ist ein benutzerfreundliches Grafikdisplay
mit Installationsalgorithmus, eingebautem Testalgorithmus und benutzerspezifischem
Merkmalsteuerungsalgorithmus.
-
Alle Elektronikkomponenten weisen
eine Strombegrenzung und einen Überspannungsschutz
auf und können
bei einem durch eine Überspannung
oder einen Überstrom
verursachten Geräteoder
Systemausfall automatisch neugestartet werden. Das System wird während der
Anlaß-
oder Startphase des Fahrzeugs, während
der die Spannung auf 6 V abfällt,
kontinuierlich weiterarbeiten.
-
Die Elektronikeinheit (EU) 12 weist
einen Schaltungsschutzschalter 12a für die Fahrzeugeingangsspannung 12b auf.
Die Elektronikeinheit kann beispielsweise im Kofferraum des Fahrzeugs über dem
rechten Hinterrad im Munitionsspeicherbereich angeordnet sein.
-
Die HTD-Einrichtung 14 stellt
zwei Systemfunktionen bereit. Weil die Waffe auf einem drehbaren
Ring montiert ist, wird eine Schnellunterbrechungsfunktion bereitgestellt,
um eine freie Drehbewegung für
einen vollständigen
Betrieb im lokalen Modus zu ermöglichen.
Für eine
Fernbedienungsoperation wird der Geschützturm in einer Vorwärtsposition
blokkiert und die HTD-Einrichtung verbunden. Die zweite Funktion
ist eine Sicherheitsverriegelung (nicht dargestellt), um eine ferngesteuerte
Waffenbewegung und ein ferngesteuertes Abfeuern der Waffe zu verhindern,
wenn die HTD-Einrichtung verbunden ist und eine Bedienungsperson
eine Turmluke auf dem Fahrzeug öffnet.
-
Die in 4 dargestellte
Waffenhalterung (WM) 16 weist eine Stabilisierungs-/Sensoranordnung
200, ein Waffengestell 38, eine Fahrzeugadapterplatte 40,
Verbindungskabel 42, einen Höhenmechanismus 44 und einen
Drehmechanismus 46 auf. Die Waffenhalterung (WM) ist an
der Oberseite des Fahrzeugs befestigt, und die elektrischen Verbindungen
sind durch eine Öffnung
im Geschützturm
zu einem elektrischen Verbinder im Inneren des Fahrzeugs geführt. Eine
Standard-Drehbolzenaufnahme 48 wird
zum Verbinden des Waffengestells mit der Fahrzeuggrenzfläche verwendet.
Ein waffenspezifischer Solenoid (nicht dargestellt) ist zum ferngesteuerten
Abfeuern der Waffe an der Waffe installiert.
-
Die absolute Zielgenauigkeit der
Waffenhalterung (WM) ist vorzugsweise kleiner als 1 Milliradian.
Die Waffenhalterung kann dazu geeignet sein, eine Beschleunigung
von 60°/s/s
und eine Winkelgeschwindigkeit von 45°/s bereitzustellen. Der Drehmechanismus
ist vorzugsweise frei drehbar, und die Höhe kann von –15° bis +45° mit einem
einstellbaren unteren Anschlag verstellbar sein.
-
Die Kamera 202 kann eine
CCD-Kamera mit einem automatischen elektronischen Verschluß und einer festen
Brennweite sein. Die Ziellinienhaltegenauigkeit beträgt vorzugsweise
mindestens 0,5 Milliradian, und die Kameraauflösung beträgt mindestens 470 Zeilen in
einem RS-170-Zeilensprungformat.
-
Die Leistung der Fahrzeugbatterie
wird direkt der Elektronikeinheit 12 zugeführt. Eine
Interunit-Verkabelung verbindet die Elektronikeinheit (EU) mit der
Waffenhalterung (WM) und die Elektronikeinheit (EU) mit der Fernbedieneinheit
(RCU). Die Interunit-Verkabelung weist vorgefertigte Kabel auf,
an denen Außenverbinder
folgendermaßen
befestigt sind: Kabel W3 (außerhalb
des Fahrzeugs) verläuft
von der Basis der Waffenhalterung (WM) zu einer CFE-Adapterplatte,
die entweder innerhalb oder an Stelle einer Nachtsichtplattformhalterung
angeordnet ist.
-
Kabel W4 (2A) paßt mit Kabel W3 vom Inneren
des Fahrzeugs an der Adapterplatte zusammen und endet an der Elektronikeinheit
(EU). Das Kabel W4 muß an
der Adapterplatte unterbrochen sein, damit der Geschützturm gedreht
werden kann. Das unterbrochene Kabel W4 paßt vorzugsweise mit einem CFE-Dummy-Verbinder
zusammen, der innen an einem festen, nicht-drehbaren Abschnitt des
Fahrzeugdachs montiert ist, um es zu schützen, während es nicht verwendet wird.
Ein HTD-Schalter 130 ist
vorzugsweise innerhalb der Länge
des Kabels W4 auf einer CFE-Halterungsplatte 132 angeordnet,
die so angeordnet ist, daß beim Öffnen der
Geschützturmluke
die Leistungsversorgung zur Halterung unterbrochen wird.
-
Kabel W5 (1) ist ein Spannungsversorgungskabel
für das
Waffensteuerungssystem. Vorzugsweise ist ein 4 AWG-Kabel von einer Fahrzeugspannungsquelle
zur Elektronikeinheit (EU) 12 verlegt.
-
Kabel W6 verläuft von der Elektronikeinheit
(EU) 12 zurück
zur Fernbedieneinheit (RCU) 10.
-
Die Kabel W4 und W6 müssen durch
den Fahrgastraum des Fahrzeugs sowie durch die verstärkte Trennwand
zwischen dem Kofferraum und dem Fahrgastraum verlaufen.
-
Nach dem Einschalten erfaßt das Waffensteuerungssystem
den in der Waffenhalterung 16 angeordneten Waffentyp (z.
B. MK19, M2, M60). Dadurch werden die automatische Auswahl der korrekten
Software für
jede Waffen-Zielmarkierung und Steuerungsvariablen festgelegt, durch
die eine exakte Bewegung gewährleistet
wird. Nachdem das System eingeschaltet ist, ist die Bedienungsperson über die
Fernbedieneinheit (RCU) 10 mit dem Waffensteuerungssystem
verbunden.
-
Das Waffensteuerungssystem weist
zwei Betriebsmodi auf, einen lokalen und einen Fernsteuerungsmodus:
- (1) Lokaler Modus – Wenn die Fahrzeugluke geöffnet ist,
die WM-Motoren und die Abfeuerungs-Solenoide durch einen Verriegelungsschalter
deaktiviert sind. Dieses Sicherheitsmerkmal ermöglicht es dem Richtschützen, das
System wie eine Standardhalterung zu handhaben. Ansonsten ist die
lokale Abfeuerungsoperation der Waffe unverändert.
- (2) Fernsteuerungsmodus – Wenn
die Waffe und die Halterung geladen und vorbereitet sind, erfolgt
das Abfeuern der Waffe ferngesteuert vom Fahrzeuginnenraum. Der
Richt schütze
richtet die Waffe unter Verwendung der Handsteuerung auf das Ziel
aus. Die Zielausrichtung erfolgt unter Verwendung einer durch einen
Computer erzeugten Zielmarkierung (Fadenkreuz), die dem WM-Kamera-Live-Bild überlagert
ist. Zwei Drehsteuerungen ermöglichen ähnlich wie
bei einer manuellen T&E-Anordnung
leichte Verschiebungen des Zielpunkts. Die Drehposition bezüglich des
Fahrzeugs wird durch das Kamerabild angezeigt.
-
Die 5, 6 und 7 zeigen das in einem Spähfahrzeug
des Typs XM1114 HMMWV installierte Waffensteuerungssystem. 5 zeigt eine Vorderansicht
des Fahrzeugs zum Darstellen der Position der Waffe und der Waffenhalterung
auf dem Fahrzeug. 6 zeigt
eine Seitenansicht des Fahrzeugs zum Darstellen der Position der
Waffe, der Waffenhalterung und der Elektronikeinheit auf dem und
im Fahrzeug. 7 zeigt
eine Draufsicht des Fahrzeugs teilweise im Querschnitt zum Darstellen
der Position der Fernbedieneinheit und der Elektronikeinheit im
Fahrzeug.
-
Die Innenkomponenten des Waffensteuerungssystems
beeinträchtigert
den Operations- oder Arbeitsraum der Besatzungsmitglieder des Fahrzeugs
nicht. Die Fernbedieneinheit (RCU) ist vorzugsweise an einer Position
angeordnet, an der sich keine anderen Geräte befinden. Die Position der
Fernbedieneinheit kann eingestellt werden, um sie Ladeanforderungen
verschiedener Missionen oder Aufträge anzupassen. Die Elektronikeinheit
(EU) ist vorzugsweise im ungenutzten Kofferraum angeordnet.
-
Außerdem sind zum Integrieren
des Waffensteuerungssystems im Fahrzeug keine wesentlichen Modifikationen
am Fahrzeug erforderlich und werden vorhandene Komponenten oder
der Raumbedarf der Besatzung nicht beeinflußt oder behindert und wird
das Leistungsvermögen
des Fahrzeugs hinsichtlich der Gewichts- oder Leistungsanforderungen
nicht beeinträchtigt.
-
14 zeigt
eine auf der Waffenhalterung angeordnete Stabilisierungsanordnung 200,
die einen gyrostabilisierten Mechanismus des Waffensteuerungssystems
bildet und durch die eine Visierlinien-Waffenstabilisierung und
eine integrierte Sicht- oder Visierstabilisierung bereitgestellt
wird. Die Stabilisierungsanordnung 200 ist auf der Basis
herkömmlicher
faseroptischer Gyroeinrichtungen 201 konstruiert und hat
eine lange Lebensdauer, eine geringe Drift und eine hohe Stoß- oder Schlagbeständigkeit
und ist in einem leichtgewichtigen Gehäuse angeordnet. Die Anordnung 200 kann
zwei einachsige Gyroeinrichtungen zum Erfassen eines Höhen- und
eines Drehpositionsfehlers in der Gyroanordnung aufweisen. Die nullpunktkorrigierte
Drift-Rate ist kleiner als 5°/h.
Die Stabilisierungsanordnung 200 ist auf der Achse der
Waffenhalterung 16 in der Nähe der Waffe angeordnet, um
den kleinsten Visierlinienfehler in der Waffenbewegung zu erhalten.
Die integrierte Sicht- oder Visierfunktion ist in der Höhe und im
Azimut einstellbar und im stabilisierten Zustand stabil an der Anordnung 200 befestigt.
-
Die unbemannte Stabilisierungsgenauigkeit
mit vollem Munitionsbehälter
und schwerer Waffe beträgt 3
Milliradian Peak-to-Peak (PK/PK) und weniger als 1 Milliradian im
Mittel- oder Effektivwert (RMS) für einen Hügelkurs bei 15 mph und einen
Zickzackkurs bei 20 mph.
-
Erfindungsgemäß wird die Stabilisierungssystemsteuerung
durch die Bedienungsperson an der Fernbedieneinheit (RCU) 10 über einen
F3-Funktionsschalter (2)
ausgewählt.
Der Default-Zustand der Waffensteuerung ist "gyro-stabilisiert". Ein Null-Drift-Abgleich ist im Azimut 33b und
in der Höhe 33a von
Codierern auf der Fernbedieneinheit (RCU) 10 verfügbar. Der
gyro-stabilisierte Modus ist aufgrund der Aufwärmzeit von null der faseroptischen
Gyroeinrichtung beim Einschalten sofort verfügbar.
-
Die Gyro-Fehlersignale werden in
der Elektronikeinheit 12 durch Standard-Industrie-Motorcontroller 108 verarbeitet.
Optionale Steuerungsalgorithmen für Stabilisierungssignale sind
in der Firmware auf der Haupt-CPU der Elektronikeinheit 12 eingebettet
oder integriert.
-
Ein notwendiges und wichtiges Element
gyrostabilisierter Systeme ist die Fähigkeit, alle beweglichen Teile
unter Kontrolle und stabil und starr montiert zu halten. Dies kann
bei einer Waffe, z. B. bei einem Maschinengewehr, schwierig sein,
weil für
ihren Betrieb viele bewegliche Zubehörteile benötigt werden. Die Waffenanordnung
und ihre Montagegrenzflächen
sind nicht als starre Struktur konstruiert. Jegliche dicht passenden Montage-
oder Halterungsgrenzflächen
auf einer neuen Waffe werden sich aufgrund der darauf wirkenden Rückschlag – und Gegenrückschlagkräfte mit
der Zeit lockern. Das Waffensteuerungssystem weist eine Montage-
oder Halterungsgrenzfläche
auf, die Maschinengewehre der Typen MK19, MK2 und M60 im Gestell
sicher hält
und es ermöglicht,
Waffen auch dann sicher zu montieren, wenn die Montage- oder Halterungsgrenzflächen durch
Benutzung verschleißen. 9 zeigt eine als Maschinengewehr
des Typs MK19 dargestellte Waffe 210 mit Klemmbolzen 214,
die ein Feingewinde aufweisen und zum Festklemmen der Rückseite
der Waffe von einer zur anderen Seite verwendet werden, während die
Waffe durch einen Haltestift oder -bolzen 216 in Position
gehalten wird. Rändelmuttern 218 verhindern
jegliche Lokkerung unter Last. Für
das Maschinengewehr des Typs M2 (210a), Kaliber 0,50,
wird die gleiche Hardware auf die gleiche Weise verwendet (10). Für das Maschinengewehr des Typs
M2 ist eine einteilige hintere Halterung 230, Kaliber 0,50,
erforderlich, um die Anordnung zu sichern. Außerdem zeigt 11, daß das Maschinengewehr des Typs
M2 eine vertikale Halterung 232 und einen Einstellgriff 234 auf weist,
wodurch jegliche Lockerung in der vertikalen Richtung eliminiert
wird. Die Anordnung ermöglicht
insgesamt, daß verschiedenartige
Waffen und bei Verschleiß der
Waffen auch der Aufnahme-"schlupf" aufgenommen werden
kann. 12 zeigt ein ähnliches
Klemmverfahren für
ein Maschinengewehr des Typs M60 (210b) mit einem Klemmbolzen 236 und
einer Rändelmutter 240. 13 zeigt eine vergrößerte Ansicht
von 12 zum Darstellen
des Klemmbolzens 236 und der Rändelmutter 240. Aufgrund
der geringen Rückschlagkräfte dieser
Waffe ist lediglich ein auf der Vertikalzylindermittellinie angeordneter,
mittiger Klemmbolzen 236 erforderlich und ist eine freie
Waffenbewegung im Azimut eliminiert. Durch den M60-Standard-Halterungsdrehbolzen
wird eine freie Bewegung in der Höhe eliminiert. Feuertests mit
scharfer Munition haben gezeigt, daß durch die derartige starre
Halterung der Waffen erreicht wird, daß die Streubreite des Waffensteuerungssystems
der Streubreite der Waffe entspricht.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung
unter Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden
ist, ist ersichtlich, daß die
Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, sondern innerhalb
des durch die beigefügten
Patentansprüche
definierten Schutzumfangs der Erfindung können Änderungen vorgenommen werden.