Simulator für Vorderlader-Rohrwaffen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Simulator für Vorderlader-Rohrwaffen gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie dafür geeignete Munition.

Simulationssysteme für das Training der Bedienung militärischer Waffensysteme bieten verschiedene Vorteile und gewinnen daher zunehmend an Interesse. U. a. sind deutlich geringere bis keine Sicherheitsmassnahmen mehr nötig, während beim Üben an realen, weitreichenden Waffensystemen neben den strengen Sicherheitsmassnahmen für die Übenden auch noch grosse Gebiete, die je nachdem nur schwierig zu finden sind, abgesperrt werden müssen, um Personen- und Sachschäden zu vermeiden. Schliesslich ist das Üben in der Regel an Simulatoren auch mit geringeren Kosten verbunden und kann daher intensiver durchgeführt werden. Auch können mit Simulatoren Situationen geübt werden, die in der Realität nur mit grossem Aufwand oder überhaupt nicht geübt werden können z.B. der Einfluss des Wetters, Schiessen im überbautem Gebiet. Bei Waffensystemen mit relativ teurer Munition, wie z. B. Vorderlader-Rohrwaffen, wozu u. a. Minen-, Granat- und Raketenwerfer zählen, ist ein besonderer Vorteil eine wiederverwendbare Munition.

Bekannte Projekte für Minenwerfersimulatoren leiden u. a. daran, dass die Simulation in entscheidenden Punkten nicht der Realität entspricht, wodurch dann gefährliche Bedienungsfehler an Echtsystemen provoziert werden. Nach dem Durchführen eines Abschusses befindet sich bei den bekannten Konstruktionen der Schuss, d. h. die Mine, Granate, Beleuchtungsgranate usw., im Abschussrohr und muss daraus entfernt werden. Dazu wird vorgeschlagen, den Schuss mittels eines geeigneten Werkzeugs wieder nach oben aus dem Rohr herauszuziehen. Zum einen ist diese Manipulation in der Realität ausserordentlich gefährlich, zum anderen ist es mit einem solchen Minenwerfersimulator auch nicht möglich, Schnellfeuer zu üben, bei dem die Schüsse so schnell als möglich hintereinander abgefeuert werden.

Ein anderer Vorschlag besteht in dem automatischen Herausschleudern der Granaten. Eine Möglichkeit besteht im Vorsehen einer sehr schwachen Treibladung, eine andere darin, eine Feder, pneumatische oder hydraulische Zylinder o. ä. vorzusehen. Erstere Möglichkeit ist mit Lärmentwicklung und mit Verbrauch von Treibladungen verbunden, die andere verlangt das manuelle oder motorische Spannen der Feder bzw. das Erzeugen des pneumatischen oder hydraulischen Drucks. Ein motorisches Spannen bzw. Druckerzeugen verlangt seinerseits eine relativ starke Energiequelle, die beim realitätsnahen Üben im Gelände in der Regel nicht zur Verfügung steht. Alle Auswurftechniken verlangen jedenfalls wieder Sicherheitsmassnahmen, da jede Granate einige Meter weit weggeschleudert wird. Es besteht auch die Gefahr, dass die teure Simulationsgranate bei ungünstiger Landung, z. B. auf der Heckflosse, bis zur Unbrauchbarkeit beschädigt wird. Aber auch die in der Spitze angeordneten Zünder können bei regulärer Landung beschädigt werden. Schliesslich ist nicht zu vergessen, dass die Übungsminen/granaten nach der Übung wieder zeitaufwendig gesucht und eingesammelt werden müssen.

Das Patent US-2,801,586 beschreibt einen Einsatz in einen Mörser, um das Kaliber zu verkleinern. Für den Einsatz wird weiter ein Schuss des verringerten Kalibers angegeben, der mit dem Einsatz abgeschossen werden kann. Der Schuss ist mit einer Treibladung im Innern versehen. Durch Verändern der Auslässe für das Treibgas ist die Flugbahn und -weite einstellbar.

Eine Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, einen Simulator für Vorderlader-Rohrwaffen anzugeben, der ein realitätsnahes Üben der Bedienung unter Vermeidung mindestens eines der oben genannten Nachteile erlaubt.

Ein solcher Simulator für Vorderlader-Rohrwaffen ist im Anspruch 1 angegeben, die weiteren Ansprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen und speziell für den erfindungsgemässen Simulator geeignete Munition.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Figuren erläutert werden.

Fig. 1

zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Minenwerfersimulatars ;

Fig. 2

zeigt die Auswertungseinheit;

Fig. 3

zeigt schematisch einen Teilschnitt durch einen Minenwerfersimulator;

Fig. 4

zeigt eine Seitenansicht eines Schusses für den Minenwerfersimulator;

Fig. 5

zeigt eine Ansicht von unten des Minenwerfersimulators gemäss Figur 4;

Fig. 6

zeigt das Blockschema der Elektronik in einem Simulationsschuss; und

Fig. 7

zeigt das Blockschema der Elektronik im Minenwerfersimulator.

Der erfindungsgemässe Minenwerfersimulator 1 gleicht äusserlich einem "echten" Minenwerfer: Auf der Grundplatte 2 steht schwenkbar das Abschussrohr 3. Der obere Teil des Abschussrohrs 3 ist über eine Visier- und Justiereinheit 4 beweglich an einer Stütze 5 angebracht. Da für die Simulation die Ausrichtung des Abschussrohrs 3 u. a. durch einen elektronischen Kompass in der Ausrichtungsmesseinheit 6 gemessen wird, besteht der Simulator im Bereich des Kompasses weitgehend aus antimagnetischem Material, insbesondere die Grundplatte 2 und das Abschussrohr 3, um das Erdmagnetfeld nicht zu stören. Als ein solches Material kann z. B. Aluminium, eine Legierung davon oder Messing dienen.

Das Abschussrohr 3 weist am unteren Ende die Ausfallöffnung 7 auf, aus der die Granate 8, nachdem sie oben vom Übenden eingeschoben wurde, wieder aus dem Abschussrohr 3 unten herausfällt. Die geringe Fallhöhe vermeidet dabei weitgehend Beschädigungen der Granate 8. Zusätzlich kann unter der Ausfallöffnung 7 eine Polsterung, z. B. eine Matte, ausgelegt werden, um die Gefahr für die Granaten 8 weiter zu verringern.

Die bereits erwähnte Ausrichtungsmesseinheit 6 umfasst einen elektronischen Magnetkompass für die Richtung (Azimuth) und Winkelmesser (Inklinometer) zur Bestimmung der Elevation und der Verkippung des Abschussrohrs 3. Die Ausrichtungsmesseinheit befindet sich zusammen mit einer Funkdatenübermittlungseinheit 9 und einer GPS-Einheit 10 zur Bestimmung der Position des Simulators auf einem Träger 11, der am Abschussrohr 3 angebracht ist.

Die Bestimmung der geographischen Position und von Elevation und Verkippung kann mit marktgängigen Bauteilen problemlos mit genügender Genauigkeit erfolgen. Problematisch ist dagegen die Bestimmung der Richtung. In zahlreichen Tests konnte bisher eine ausreichende Genauigkeit nur mit dem angegebenen Magnetkompasssensor erzielt werden. Dies schliesst jedoch nicht aus, dass zukünftig andere Sensortypen zum Einsatz gelangen, gegebenenfalls auch unter entsprechender Verringerung der Anforderungen. Als Grenze für die Zielgenauigkeit wurden 10 Artillerie-‰ angenommen entsprechend einer Streuung ≤ 10 m auf 1 km Schussweite oder ½° Winkelauflösung am Abschussrohr.

Im Inneren des Abschussrohrs 3 befindet sich die Auswertungseinheit 12 mit Dejustiereinrichtung und eine Batterie 13 als Stromversorgung des Minenwerfersimulators. Alle diese Mess- und Steuermodule 6, 9, 10, 12, 13 sind untereinander durch Stromversorgungs-, Signal- und Datenleitungen 21 verbunden.

Die Dejustiereinrichtung, z. B. in der Art eines Exzentergetriebs, stellt zugleich die Verbindung zwischen Abschussrohr 3 und der Lagerkugel 14 dar, die auf der Grundplatte 2 aufliegt. Nach einem Abschuss wird die Dejustiereinrichtung von der Auswertungseinheit 12 aktiviert, um die Ausrichtung des Abschussrohrs zu verändern. Damit wird die Dejustierung, d. h. die Wirkung der Erschütterung eines echten Minenwerfers beim Abschuss, simuliert.

Von der Werferauswertungseinheit 12 ermittelte Daten werden drahtlos von der Sendeeinheit 15 bei einem Abschuss an ein Auswertungsgerät 16 (Fig. 2) übermittelt. Das Auswertungsgerät 16 befindet sich in der Regel in der Obhut des Übungsleiters und dient zum einen der Überwachung der korrekten Bedienung des Minenwerfersimulators und führt zum anderen die Berechnung der Flugbahn und des virtuellen Auftreffpunktes des Schusses durch. Das Gerät 16 kann z. B. ein mit einer entsprechenden Empfangseinheit versehener tragbarer Computer ("Laptop") sein.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Minenwerfersimulators 1 in vergrösserter Darstellung. Im Abschussrohr 3 befindet sich eine gerade herabgleitende Granate 8. Sie trägt an ihrem unteren Ende einen optischen Sender 17, über den die in der Granate 8 enthaltene Schusssteuerung Daten als Lichtsignale 18 aussenden kann. Die Lichtsignale 18 werden vom optischen Empfänger 19 erfasst und an die Werfersteuerung 12 zur Auswertung weitergeleitet. Da der Sender 17 einen Lichtkegel von geeignet gewähltem Öffnungswinkel aussendet, steigt die Intensität des vom Empfänger 19 erfassten Lichtsignals mit der Annäherung der Granate 8. Diese Entfernungsabhängigkeit der Intensität wird dazu benutzt, eine im Rohr 3 herabgleitende Granate zu erkennen (im Gegensatz zu einer vor dem Abschuss in das Rohrende eingeführten, aber noch festgehaltenen Granate). Das Verschwinden des Lichtsignals beim Herausfallen der Granate 8 aus der Ausfallöffnung 7 kann als Auslöser für die Simulation des Abschusses dienen, d. h. als Äquivalent zur Zündung des Treibsatzes einer echten Granate.

Im Bereich der Ausfallöffnung 7 befinden sich Leitbleche 20, die die Granate 8 auch bei nahezu senkrechter Ausrichtung des Abschussrohrs 3 aus dem Rohr hinausleiten. Die Leitbleche 20 weisen für das Lichtsignal 18 einen Durchgang oder ein Fenster auf.

Die Figg. 4 und 5 zeigen vergrössert eine Granate 8. Sie besteht im wesentlichen aus dem Körper 31, dem Zünder 32 und dem Leitwerk 33 mit Zusatzladungsplättchen 34. Der Zünder 32 ist, wie bei einer echten Granate, im Körper 31 eingeschraubt. Über eine Markierung an dem Zünderende, das in den Körper 31 hineingeschraubt ist, kann die im Körper 31 angeordnete Schusssteuerung 35 (Fig. 7) erkennen, welcher Zündertyp vorliegt (Aufschlag-, Verzögerungs-, Zeitzünder usw.). Es können damit mit einem und demselben Granatentyp die üblichen Munitions- und Anwendungsarten dargestellt werden, wobei gegebenenfalls durch die Schusssteuerung 35 oder im Auswertungsgerät 16 auch unerlaubte Kombinationen erkannt werden, z. B. ein Aufschlagzünder in einer Beleuchtungsgranate.

Die Zusatzladungsplättchen 34, die beim Simulationsschuss einfache, bevorzugt Zusatzladungen nachgebildete Plättchen sind, können jeweils in Aufnahmen zwischen je zwei Leitflügel 36 eingesteckt werden. Damit die Schusssteuerung 35 erkennen kann, wieviele Zusatzladungsplättchen aufgesteckt wurden, woraus die Flugweite berechnet wird, befindet sich zwischen je zwei Leitflügeln 36 ein Sensor 37 für die Zusatzladungsplättchen. Die Sensoren 37 können z. B. optisch (Reflexlichtschranke) oder induktiv arbeiten. Im Fall induktiver Sensoren bestehen die Plättchen 34 aus Metall oder aus einem metallisierten Trägermaterial

Am unteren Ende des Leitwerks 33 ist der Sender 17 angeordnet.

Aus der Darstellung dieses beispielhaften Simulationsschusses ergibt sich auch, dass ein Auswerfen durch verringerte Treibladung auf zusätzliche Schwierigkeiten stösst: Selbst eine verringerte Treibladung würde hohe Temperaturen im Leitwerk erzeugen, die nach dem Pulverabbrand entstandenen Treibgase sind sehr heiss und stehen unter hohem Druck und die Schusssteuerung 35 in der Granate ist einer grossen Beschleunigung ausgesetzt, wodurch die Schusssteuerung 35, die Sensoren 37 und der Sender 17 in Mitleidenschaft gezogen werden könnten und entsprechend mit hohem Aufwand temperatur-, druck- und beschleunigungsfest ausgeführt werden müssten.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der Schusssteuerung 35. Sie umfasst eine Zentraleinheit 41, die im wesentlichen aus einem Mikrocontroller besteht. Als Energiequelle 43 dient ein Kondensator extrem hoher Kapazität, z. B. an sich bekannte Gold-Cap-Kondensatoren. Wegen der doch geringen zur Verfügung stehenden Energie wird die Schusssteuerung erst durch einen Neigungssensor 42 eingeschaltet, wenn die Granate einen Winkel zur Horizontalen einnimmt, der im Bereich der Elevation des Minenwerfersimulators liegt (z. B. 45° bis 90°).

Die Energiequelle wird bevorzugt während der Aufbewahrung der Granate in einem speziellen Transportbehälter (nicht dargestellt) aufgeladen. Der Transportbehälter verfügt dazu u. a. über eine Batterie. Die Energieübertragung kann durch elektrische Kontakte an der Granate 8 und im Behälter oder z. B. drahtlos auf induktivem Weg erfolgen.

Da die Energie der Energiequelle 43 so ausgelegt ist, dass sie im wesentlichen nach einem Abschuss aufgebraucht ist, wird die realitätsfremde, sofortige Wiederverwendung der Granate nach deren "Abschuss" verhindert. Vielmehr muss dann eine Granate nach dem Abschuss wieder in den Transportbehälter zurückgelegt und solange darin belassen werden, bis die Energiequelle wieder aufgeladen ist.

Im Falle von Energiequellen höherer Kapazität ist es für eine realistische Simulation nötig, dass sich die Granate entweder nach einem Abschuss deaktiviert oder ein spezielles Signal erzeugt, das anzeigt, dass die Granate wiederverwendet wurde.

Die Zentraleinheit 41 steuert für die Datenübertragung den Sender 17 an, der die Lichtsignale 18 erzeugt.

Es können noch weitere, optionale Sensoren 44 vorhanden sein. Z. B. könnte ein Helligkeitssensor durch die Dunkelheit im Rohr 3 dazu dienen, einen Abschuss in Zusammenarbeit mit dem Neigungssensor 42 zu erkennen, oder ein Beschleunigungssensor, der den "Abschuss" durch das Aufprallen der Granate 8 am Werferrohrboden, der Ableiteinrichtung oder der Grundplatte mit oder ohne Kombination mit dem Neigungsmesser 42 erkennt. Im weiteren ist es auch denkbar, andere in der Granate eingebaute Sensoren, z. B. Schalter, optische, induktive oder kapazitive Sensoren, allein oder in Kombination zu verwenden, um zu detektieren, ob sich die Granate im Abschussrohr befindet. .

Die Werfersteuerung 51 (Fig. 7) besteht aus der Auswertungseinheit 12, an die die Sensoren für Position 10 (GPS-Einheit), Elevation/Kippung 52 (Inklinometer) und Richtung 53 (Kompass) angeschlossen sind. Dem Empfang der Lichtsignale einer Granate 8 im Abschussrohr 3 dient der Lichtdetektor 19, dessen Ausgangssignale sowohl ein Mass für die Entfernung der Granate 8, d. h. deren Position im Abschussrohr 8, als auch die Informationen über die Granate tragen, die von der Schusssteuerung ausgesendet werden.

Die Abschussdaten, also alle Daten, die benötigt werden, um den Abschuss zu berechnen, werden über die Sendeeinheit 15 zum Auswertungsgerät 16 übertragen. Als Energiequelle 54 dient eine Batterie oder ein Akku.

Der Minenwerfersimulator kann über die Bedieneinheit 55 noch auf verschiedene, reale Werfertypen eingestellt werden, die z. B. durch das Kaliber charakterisiert sind.

Es soll noch ein typischer Übungsablauf dargestellt werden: Der Minenwerfersimulator wird aufgestellt und auf ein Ziel gerichtet. Der Übungsleiter kontrolliert dabei kontinuierlich das Geschehen mittels der Daten, die vom Auswertungsgerät angezeigt werden. Je nach (virtuellem) anzupeilendem Ziel und den Schussvorgaben wird der Minenwerfersimulator ausgerichtet und die nötige Anzahl Granaten wird vom Schützen bereitgelegt. Das Anheben der Granaten und Schrägstellung entsprechend der Rohrneigung führt zur Aktivierung der Schusssteuerung 35, allerdings erst, wenn auch ein Zünder eingeschraubt und (virtuell) scharf ist. Während des Hinabgleitens im Abschussrohr 3 werden die charakteristischen Daten der Granate an die Werfersteuerung 51 übermittelt, die diese zusammen mit den Daten über die Ausrichtung des Abschussrohrs an das Auswertungsgerät 16 übermittelt. Das Auswertungsgerät berechnet anhand dieser Daten die Flugbahn und den Einschlag und/oder gibt bei unerlaubten Betriebszuständen eine Meldung aus.

Das Herausfallen der Granate aus der Ausfallöffnung 7 führt zu deren Desaktivierung, sei es durch Energiemangel oder dadurch, dass sich die Schusssteuerung nach dem Simulieren eines Schusses selbst blockiert. Denkbar ist dabei, dass auch eine Datenübertragung insbesondere zu diesem Zweck vom Minenwerfersimulator auf die Granate im Abschussrohr stattfindet.

Da der beschriebene Minenwerfersimulator weder ein Abschussgeräusch erzeugt - auch wenn dies für realitätsnahe Simulation gegebenenfalls, wenn auch mit wesentlich reduzierter Lautstärke, durch einen Geräuschgenerator erzeugt werden kann - noch Granaten ausgeschleudert werden, kann mit diesem Gerät an praktisch jedem Ort geübt werden, z. B. auch in bebautem Gebiet oder in Hallen.

Bei einem realen Minenwerfer werden die Granaten im Abschussrohr durch ein Luftpolster gebremst, das sich unter ihnen im Abschussrohr wegen dem notwendigerweise relativ dichten Abschluss mit der Rohrwand bildet. Wegen der Auswurföffnung kann sich ein solches Luftpolster im Simulator nicht ausbilden. Für eine realistischere Gleitzeit der Granaten im Rohr, insbesondere für das Üben von Schnellfeuer, kann die Reibung der Granaten an der Rohrwand durch geeignete Massnahmen erhöht werden, wie z. B. zumindest stellenweise engere Passung, spezielle Materialpaarung oder Anbringen bzw. Einpassen von beispielsweise Filzflächen o. ä. Material auf bzw. in die Oberflächenpartien der Granaten, die mit der Rohrwand in Kontakt kommen, und/oder in die Rohrwand. Es ist zudem denkbar, die Ausfallöffnung 7 mit einem Deckel verschlossen zu halten, die Granate auf dem Werferrohrboden gebremst oder ungebremst aufprallen zu lassen und den Deckel vorzugsweise nach Ablauf der typischen Verzögerungszeit zwischen Einwurf und Zündung der Granate zu öffnen. Das Öffnen des Deckels kann z. B. durch Einwirkung des Eigengewichts der Granate, mit einem Hilfsantrieb (Motor) oder der gespeicherten Energie der herabgleitenden Granate erfolgen. Durch eine geeignete Form des Deckels kann dieser zudem dazu dienen, die Granate relativ sanft und definiert aus dem Werferrohr zu entfernen.

Der Deckel kann auch durch einen Elektromagneten geschlossen gehalten werden, so dass die Steuerung des Minenwerfersimulators durch ein elektrisches Signal den Deckel freigeben kann. Unter dem Gewicht der Granate, gegebenenfalls verstärkt durch deren Bewegungsenergie, wird der Deckel aufgedrückt, und die Granate gleitet heraus. Durch eine Rückholfeder wird der Deckel danach selbsttätig wieder geschlossen.

Eine mögliche Alternative zur kontrollierten Öffnung könnte darin bestehen, dass die Schliessfeder so ausgelegt ist, dass sich der Deckel von selbst unter dem Eigengewicht der Granate öffnet. Es ist im übrigen ausreichend, wenn der Deckel die Ausfallöffnung nur soweit schliesst, dass die Granaten nicht mehr aus dem Rohr herausfallen können.

Bei Simulatoren für Minenwerfer, die nicht selbsttätig feuern, sondern bei denen von aussen eine im Abschussrohr befindliche Granate abgeschossen wird, z. B. über eine Reissleine, muss ein solcher Deckel oder eine äquivalente Verschlussvorrichtung vorhanden sein. Erst durch Betätigen des Auslösers wird zum einen die Simulation ausgelöst, zum anderen der Deckel freigegeben, so dass die Granate herausfallen kann.

Zum Abbremsen der Granate beim Herausfallen kann das Rückholfederelement so stark ausgelegt werden, dass sich eine effektive Bremswirkung auf die Granate durch Einklemmen zwischen Abschussrohr und Klappe ergibt. Zusätzlich kann der Deckel noch eine Art Führung, z. B. in der Art eines kurzen Rohrstücks, und/oder eine die Reibung vergrössernde Auskleidung (Filzstreifen; Federstreifen) aufweisen, um die Fallgeschwindigkeit der Granaten zu vermindern.

Varianten der beispielhaft angegebenen Ausführungsform sind dem Fachmann aus der Beschreibung zugänglich, ohne den Bereich der Erfindung wie beansprucht zu verlassen.

Denkbar ist beispielsweise, zusätzlich eine nach einem Echoverfahren, z. B. mittels Ultraschall, arbeitende Detektionseinheit im Rohr anzuordnen, die die Anwesenheit und Bewegung einer Granate im Abschussrohr unabhängig festzustellen gestattet, und/oder auch induktive Sensoren hierfür am Abschussrohr.

Im Hinblick auf die verschiedene äussere Form verschiedener Munitionsarten, insbesondere zwischen Leucht-und Sprengmunition, kann es auch von Vorteil sein, den Körper veränderbar zu gestalten, z. B. durch einen auswechselbaren Mantel.

Die am Simulator vorhandenen Mess- und Auswertungseinheiten können auch anders angeordnet sein, denkbar ist beispielsweise die Anordnung aller Teile im Abschussrohr, so dass, wenn überhaupt, nur noch die Antenne der Sendeeinheit 15 ausserhalb angebracht werden muss. Denkbar ist auch, den Kompass an einem anderen geeigneten Ort zu montieren z. B. der Grundplatte 2, dann muss jedoch mit einer geeigneten Messeinrichtung, z. B. einem optischen Drehgeber zwischen der Grundplatte 2 und der Lagerkugel 14 des Werferrohrs, die Winkeldifferenz gemessen und in der Auswertung berücksichtigt werden. Denkbar ist auch, dass bei der Reaktivierung bzw. Aufladung der Granaten, z. B. wie vorgeschlagen im Transportbehälter, auch die Möglichkeit besteht, die Granaten umzuprogrammieren, z. B. als Spreng- oder Leuchtmunition. Damit würde nur eine einzige, programmierbare Munition für die Simulation aller möglichen, realen Munitionsarten genügen. Die Programmierung, gegebenenfalls sogar der Anschluss einer frischen Energiequelle, könnte auch durch Wechseln des Mantels (siehe oben) des Körpers erfolgen.