Die Erfindung ein Waffen-System mit präzisionsgelenkte Munition, vorzugsweise Lenk-Geschoss oder Rakete, das mit Hilfe von Laserstrahlen, die auf ihn treffen und in dementsprechende, Lichtfenster am Heck des Projektils eindringen, steuerbar und lenkbar ist.The invention relates to a weapon system with precision-guided ammunition, preferably a missile or rocket, which can be controlled and steered using laser beams that hit it and penetrate into corresponding light windows at the rear of the projectile.
Als präzisionsgelenkte Munition werden selbststeuernde Raketen, Flugkörper, Bomben und Artilleriegranaten bezeichnet, die nach dem Verlassen des Trägersystems beziehungsweise nach dem Abschuss ihre Fluglage beeinflussen können und eine gegenüber ungelenkter Munition größere Zielgenauigkeit erreichen können.Precision-guided munitions are self-guiding rockets, missiles, bombs and artillery shells that can influence their flight attitude after leaving the carrier system or after being launched and can achieve greater targeting accuracy than unguided munitions.
Die Idee Geschosse oder Raketen zu lenken, wurde schon während des zweiten Weltkriegs umgesetzt. Es wurde damals schon erkannt, dass ein lenkbares Geschoss oder Rakete viel präziser eine Aktion ausführen kann, wobei mit weniger Sprengstoffmasse größerer Schaden angerichtet werden kann und auch die Kollateralschaden geringer sind.The idea of guiding projectiles or rockets was already implemented during the Second World War. It was already recognized at that time that a steerable projectile or rocket can carry out an action much more precisely, with less explosive mass being able to cause greater damage and also the collateral damage being lower.
Es gibt zahlreiche Lenk-Systeme, die eine Rakete oder rein Geschoss lenken können. Sowohl bei den Bomben, als auch Geschosse oder Raketen (z.B. Panzerabwehrraketen) werden z.B. funkgelenkte, drahtgelenkte, radargelenkte, optisch gelenkte, lasergelenkte, satellitengelenkte Waffen-Systeme eingesetzt.There are numerous guidance systems that can guide a missile or missile. For example, radio-guided, wire-guided, radar-guided, optically-guided, laser-guided, satellite-guided weapon systems are used for both bombs and projectiles or rockets (e.g. anti-tank missiles).
In einigen Fachbüchern über die Außenballistik sind die Grundlagen einer Drallstabilisierung und die Abgrenzung gegenüber einer Pfeilstabilisierung erklärt. Bei einer Drallstabilisierung liegt der Luftangriffspunkt bugseitig vor dem Schwerpunkt des Geschosses. Es werden aerodynamische Beiwerte genannt, wie ein Nickmomentanstiegs-Beiwert Cma (pitching moment derivative coefficient), welche die Flugbahn beeinflussen.In some specialist books on external ballistics, the basics of spin stabilization and the difference to arrow stabilization are explained. With spin stabilization, the air attack point is on the bow side in front of the projectile's center of gravity. There are called aerodynamic coefficients, such as a pitching moment derivative coefficient Cma, which affect the trajectory.
Ein Lenkgeschoss ist ein herkömmliches Geschoss hoher Nutzlast mit einem an der Nase des Lenkgeschosses eingeschraubten Präzisions-Lenkungs-Bausatz. Das Lenkgeschoss ist drallstabilisiert. Im Gegensatz zu einer Pfeilstabilisierung mit Leitflügeln am Heck, ist der Luftwiderstand bei drallstabilisierten Geschossen etwas geringer. Entsprechend weisen drall stabilisierte Geschosse eine höhere Reichweite auf. Jedoch sind drall stabilisierte Geschosse schwieriger zu lenken. Oft wird ein Präzisions-Lenkungs-Bausatz an der Nase des Geschosses mit eine Canard-Lenkeinrichtung und Canard-Lenkflügeln eingebaut. Die Canard-Lenkflügel sind die einzigen Flügel des Geschosses mit dem Präzisions-Lenkungs-Bausatz. Da die Canard-Lenkflügel feststehend sind und je nach Drehstellung im Raum ein feststehendes Lenkmoment erzeugt wird, erfolgt eine Lenkung über eine Steuerung der Drehwinkel oder Drehrate der rollentkoppelten Canard-Lenkeinrichtung mit Hilfe eines Elektromotors, Aerodynamische Beiwerte und somit beeinflussen die Flugbahn.A missile is a conventional, heavy payload missile with a precision guidance assembly screwed into the nose of the missile. The missile is spin stabilized. In contrast to an arrow stabilization with fins at the rear, the air resistance is somewhat lower with spin-stabilized projectiles. Correspondingly, spin-stabilized projectiles have a longer range. However, spin-stabilized projectiles are more difficult to direct. Often a precision guidance kit is fitted to the nose of the missile with a canard steering assembly and canard steering vanes. The canard fins are the only fins on the Precision Guidance Kit missile. Since the canard steering wings are fixed and a fixed steering torque is generated depending on the rotary position in space, steering is carried out by controlling the angle of rotation or rate of rotation of the roll-decoupled canard steering device with the help of an electric motor, aerodynamic coefficients and thus influencing the trajectory.
Es ist bekannt, dass die Projektile durch die Rillen, bzw. helixförmige Nute (Züge) am Waffen-Lauf-Rohr, zum Drehen in Längsachse nach dem Abschuss gebracht werden (Drall-Stabilisierte- Geschosse). Die Rotation des Projektils stellt die Lenkmöglichkeit vor einer großen Herausforderung und kann viele Lenk-Techniken zunichte machen.It is known that the projectiles are made to rotate in the longitudinal axis after firing through the grooves or helical grooves (lines) on the weapon barrel (spin stabilized projectiles). The rotation of the projectile poses a major challenge to steering and can defeat many steering techniques.
Nachfolgend werden Veröffentlichungen genannt, die wie die vorliegende Beschreibung Lenkgeschosse betreffen, die auch in der letzten Flugphase des Geschosses drallstabilisiert sind.Publications are listed below which, like the present description, relate to guided missiles which are also spin-stabilized in the last flight phase of the missile.
Die US 7 963 442 B2 beschreibt ein Lenkgeschoss, das drallstabilisiert ist. Das Lenkgeschoss umfasst eine Nase mit einer Lenkeinrichtung. Die Lenkeinrichtung weist an Stelle von Canard-Lenkflügeln eine rotatorisch verstellbare Geschossnase mit einer Asymmetrie auf. Die Anströmung der asymmetrischen Geschossnase erzeugt eine Lenkkraft.The U.S. 7,963,442 B2 describes a missile that is spin-stabilized. The missile includes a nose with a steering device. Instead of canard steering wings, the steering device has a rotationally adjustable projectile nose with an asymmetry. The oncoming flow of the asymmetrical bullet nose generates a steering force.
Die US 6 666 402 zeigt ein weiteres Lenkgeschoss, das ebenso drallstabilisiert ist. Das Lenkgeschoss umfasst eine Nase mit einer Canard-Lenkeinrichtung mit Canard-Lenkflügeln. Das Lenkgeschoss ist ein großkalibriges Geschoss. Zur Erhöhung der Reichweite dient eine Rakete-Vorrichtung im Heck.The U.S. 6,666,402 shows another guided missile, which is also spin stabilized. The missile includes a nose with a canard steering device with canard steering vanes. The guided missile is a large caliber projectile. A rocket device in the rear is used to increase the range.
Nachfolgend werden Lenkgeschosse beschrieben, die nicht über die gesamte Flugphase drallstabilisiert sind und vielmehr mindestens in der letzten Flugphase des Geschosses, der Lenkungsphase, überwiegend pfeilstabilisiert sind.Guided projectiles are described below that are not spin-stabilized over the entire flight phase and rather are predominantly arrow-stabilized at least in the last flight phase of the projectile, the guidance phase.
Die EP 2 165 152 B1 zeigt ein weiteres Lenkgeschoss. Bis zum Erreichen des Höhepunktes fliegt das Geschoss drallstabilisiert mit eingeklappten Heckflügeln. Mit Hilfe eines Raketenmotors wird dann die Drehgeschwindigkeit weitgehend reduziert, um anschließend die Heckflügel zur Pfeilstabilisierung aufzuklappen. Das Lenkgeschoss umfasst eine Nase mit einer Canard-Lenkeinrichtung mit Canard-Lenkflügeln.The EP 2 165 152 B1 shows another missile. Until the climax is reached, the projectile flies spin-stabilized with the rear wings folded in. With the help of a rocket engine, the rotational speed is then largely reduced in order to then open the rear wings to stabilize the arrow. The missile includes a nose with a canard steering device with canard steering vanes.
Die US 2014/0326824 A1 zeigt ein Lenkgeschoss, das mit Hilfe eines rollentkoppelten Heckleitwerks es in der Endphase des Fluges, der Lenkungsphase, überwiegend pfeilstabilisiert ist. Das Lenkgeschoss umfasst eine Nase mit einer Canard-Lenkeinrichtung und Canard-Lenkflügeln.The US 2014/0326824 A1 shows a guided missile which, with the help of a roll-decoupled tail unit, is predominantly arrow-stabilized in the final phase of the flight, the steering phase. The missile includes a nose with a canard steering device and canard steering vanes.
Die EP 1309 831 B1 zeigt ein weiteres, als großkalibriges ausgebildetes Lenkgeschoss. Das Lenkgeschoss weist neben einer Canard-Lenkeinrichtung mit Canard-Lenkflügeln, auch einem Raketenmotor und neben Heckflügeln zu Pfeilstabilisierung noch flugzeugähnliche Tragflächenflügeln auf, um die Reichweite durch eine lange Gleitphase zu erhöhen.The EP 1309 831 B1 shows another guided missile designed as a large caliber. In addition to a canard steering device with canard steering wings, the guided missile also has a rake ten motor and, in addition to rear wings for arrow stabilization, aircraft-like wing wings to increase the range through a long gliding phase.
Aus der DE 20 16 05 A ist ein Geschoss bekannt, das am Heck ausklappbare, gleichsinnig verschränkte Leitflügel aufweist. Dadurch verleiht man dem Geschoss einen Drall.From the DE 20 16 05 A a projectile is known which has guide vanes which can be folded out in the same direction and which are folded in the same direction. This gives the bullet spin.
Die US 4565340A zeigt ebenso ein relativ einfaches lenkbares Projektil.The US4565340A also shows a relatively simple steerable projectile.
DE102008007435B4 beschreibt ein drallstabilisiertes Geschoss mit einem Heckteil, das am übrigen Geschoss drehgelagert ist, und das selbsttätig ausklappbare, gleichsinnig verschränkte Leitflügel aufweist. DE102008007435B4 describes a spin-stabilized projectile with a rear part, which is rotatably mounted on the rest of the projectile, and which has guide vanes that can be folded out automatically and are folded in the same direction.
Aus der DE 600 21 822 T2 ist ein drallstabilisiertes Geschoss bekannt. Hierbei ist die Geschossnase am übrigen Geschoss drehgelagert. Die drallentkoppelte Geschossnase weist aerodynamische Lenkmittel auf. Zwischen der drallentkoppelten Geschossnase und dem übrigem Geschoss ist ein Generator (Absatz 0038, 8) angeordnet. Die aerodynamischen Lenkmittel sind als Entenflügel ausgebildet. Bei dem vorliegenden Konzept liegt der aerodynamische Angriffspunkt vorne. Auf äußere Störungen reagiert das Geschoss sensibel. Das Flugverhalten ist eher als instabil zu bewerten.From the DE 600 21 822 T2 a spin-stabilized projectile is known. The nose of the bullet is rotatably mounted on the rest of the bullet. The spin-decoupled projectile nose has aerodynamic steering means. A generator (section 0038, 8) is arranged between the spin-decoupled nose of the projectile and the rest of the projectile. The aerodynamic steering means are designed as canard wings. In the present concept, the aerodynamic point of attack is in front. The projectile reacts sensitively to external disturbances. The flight behavior is rather unstable.
Aus US 4 565 340 A ist ein Geschoss bekannt, das jedoch nicht als drallstabilisiert bezeichnet werden kann. Denn die vorgesehene geringe Drehgeschwindigkeit soll lediglich einen Datenaustausch mit einer Bodenstation erleichtern. Daher sind zur Stabilisierung ausklappbare Leitflügel in der Mitte des Geschosses angeordnet. Das Heckteil ist am übrigen Geschoss drehgelagert. Das Heckteil weist aerodynamische Lenkmittel auf. Die aerodynamischen Lenkmittel sind als Lenkflügel ausgebildet, die in einer raumfesten Lage gezielt schwenkbar sind. Zwischen dem Heckteil und dem übrigem Geschoss ist ein Motor angeordnet. Der Motor treibt das Heckteil mit genau der gleichen Drehgeschwindigkeit des übrigen Geschosses an, jedoch in der umgekehrten Richtung. Dadurch wird eine raumfeste Lage des Heckteils erzielt.Out of U.S.A. 4,565,340 a projectile is known, but it cannot be described as spin-stabilized. Because the planned low rotation speed is only intended to facilitate data exchange with a ground station. For this reason, fold-out fins are placed in the center of the projectile for stabilization. The tail section is rotatably mounted on the rest of the floor. The rear part has aerodynamic steering means. The aerodynamic steering means are designed as steering wings that can be swiveled in a targeted manner in a spatially fixed position. A motor is arranged between the tail section and the rest of the projectile. The motor propels the tail section at exactly the same rotational speed as the rest of the projectile, but in the opposite direction. This achieves a spatially fixed position of the rear part.
Die DE 10 2005 035 829 B4 zeigt ein drallentkoppeltes, heckseitiges Leitwerk für ein Geschoss. Das heckseitige Leitwerk weist aufklappbare Leitflügel auf.The DE 10 2005 035 829 B4 shows a twist-decoupled, rear tailplane for one projectile. The rear tail unit has hinged fins.
Die US 6 588 700 B2 betrifft die mechanische Ausbildung eines drallentkoppelten Heckteils eines lenkbaren Geschosses. Das drallentkoppelte Heckteil weist ebenso aufklappbare Leitflügel auf.The U.S. 6,588,700 B2 relates to the mechanical design of a spin-decoupled rear part of a steerable projectile. The spin-decoupled rear part also has hinged guide vanes.
Die Erfindung aus DE2833079C1 bezieht sich auf das Gebiet der Lenkwaffen und insbesondere auf ein Lenkgeschoß, bei dem Gasströme ein System von Schubkräften quer zur Längsachse des Geschosses erzeugen, deren Resultierende Kraft auf den Schwerpunkt des Geschosses wirkt. Es wird vorgeschlagen konzentrisch zur Längsachse, vorzugsweise paarweise gruppierte, in mindestens einer Lenkebene liegende, rollstabilisierte Impulsoren einzubauen, wobei jeder der Impulsoren aus einem zündbaren Gasgenerator besteht, der mit Ausstoßleitungen in Verbindung steht und je einen Verschluß aufweisen, der durch Steuersignale entfernt werden kann. Die Verbrennungskammern der Impulsoren sind mit festem Raketentreibstoff beladen, der mit einer pyrotechnischen Zündvorrichtung ausgestattet ist. Die Ausstoßleitungen weisen einen Verschluß auf, der durch elektrische Steuerung außer Kraft gesetzt werden kann. Der verwendete Raketentreibstoff von der Sorte, die unter dem Namen „Epict‟ te dop‟ bekannt ist, in einem Impulsor für ein Kaliber vom 130 mm angebracht, dessen Länge ungefähr 100 mm ist, erhält man mit einer Raketentreibstoffmasse von 450 g und einem Verbrennungsdruck von etwa 100 bar eine mittlere Schubkraft von 610 N während 1,5 Sekunden.The invention off DE2833079C1 relates to the field of guided missiles and more particularly to a missile in which gas flows create a system of thrust forces transverse to the longitudinal axis of the missile, the resultant force of which acts on the missile's center of gravity. It is proposed to install roll-stabilized impulse units concentrically to the longitudinal axis, preferably grouped in pairs, lying in at least one steering plane, each of the impulse units consisting of an ignitable gas generator which is connected to ejection lines and each has a closure which can be removed by control signals. The combustion chambers of the Impulsors are loaded with solid rocket propellant equipped with a pyrotechnic igniter. The ejection lines have a shutter which can be overridden by electrical control. The rocket fuel used, of the type known by the name "Epict' te dop", placed in a 130 mm caliber impulsor, the length of which is approximately 100 mm, is obtained with a rocket fuel mass of 450 g and a combustion pressure of about 100 bar an average thrust of 610 N for 1.5 seconds.
Es gibt noch einige weitere Veröffentlichungen, die ähnliche Vorrichtungen beschreiben.There are a few other publications describing similar devices.
Es gibt weitere Methoden, lenkbare Projektile zu gestalten. Manche davon sind allerdings nicht sehr effektiv. Dort werden zu viele störanfällige Elemente eingebaut. Viele der Projektile erhalten die Steuerbefehle per Funk, was einen Funk-Transmitter und Empfänger voraussetzt. Diese Funktransmissionen können leider durch den Feind gestört werden. Es gibt zahlreiche Funk-Störgeräte (Jammer oder Störsender), die im Krieg eingesetzt werden können (z.B. spezielle intensive Breitband-EM-Strahler, oder auch MASER-Geräte).There are other methods of designing steerable projectiles. However, some of them are not very effective. Too many fault-prone elements are installed there. Many of the projectiles receive their control commands via radio, which requires a radio transmitter and receiver. Unfortunately, these radio transmissions can be jammed by the enemy. There are numerous radio jamming devices (jammers or jammers) that can be used in war (e.g. special intensive broadband EM emitters, or also MASER devices).
Raketen werden oft durch Laserstrahl-Markierung gelenkt, was aber mit kleinen Projektilen so gut wie nicht machbar ist. Einige Panzerabwehrraketen werden sogar durch Drahtseile oder sehr dünnen Strom-Leitung gesteuert.Missiles are often guided by laser beam marking, but this is almost impossible with small projectiles. Some anti-tank missiles are even guided by wire ropes or very thin power lines.
Der in den Patentansprüchen 1 bis 83 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein störungsfreies Lenk-System für Präzisionsgelenkte Munition zu schaffen, das in der Lage ist, zuverlässig und vor allem sehr schnell die Flugbahn einer Munition, vorzugsweise eines Projektils von der Waffe aus zu steuern oder zu verändern und somit das Projektil lenkbar zu machen, unabhängig davon ob das Projektil einen Drall hat oder nicht.The invention specified in claims 1 to 83 is based on the object of creating a trouble-free guidance system for precision-guided ammunition that is able to reliably and, above all, very quickly direct the trajectory of an ammunition, preferably a projectile from the weapon to control or change and thus make the projectile steerable, regardless of whether the projectile has spin or not.
Dieses Problem wird mit dem in den Patentansprüchen 1 bis 83 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in claims 1-83.
Vorteile der Erfindung sind:
- - das Projektil oder die Rakete kann jederzeit manuell oder automatisch von der Waffe aus gesteuert werden,
- - die Lenksteuerung für die Präzisionsgelenkte Munition funktioniert sehr gut sowohl bei Drall-Stabilisierte Geschosse als auch für Geschosse ohne Drall,
- - das System ist schnell ansprechbar und dadurch optimal wirkungsvoll,
- - das System ist robust und kaum anfällig für Störungen,
- - es kann nicht durch Störsender beeinflusst werden,
- - ist sowohl für Raketen, große Geschosse, als auch für kleinkalibrige Projektile geeignet.
Advantages of the invention are: - - the projectile or rocket can be controlled manually or automatically from the weapon at any time,
- - the guidance control for the Precision Guided Ammunition works very well for both spin-stabilized shells and shells without spin,
- - the system is quickly responsive and therefore optimally effective,
- - the system is robust and hardly prone to malfunctions,
- - it cannot be influenced by jammers,
- - is suitable for rockets, large projectiles, as well as for small-caliber projectiles.
Weil das System keine Funkwellen bzw. keine Radiowellen für die Befehl-Übermittlung zwischen der Waffe und dem Geschoss / der Rakete verwendet, sind Funkwellen-Störsender oder auch die sogenannten Jammer vollkommen wirkungslos.Since the system does not use radio waves or radio waves to transmit commands between the weapon and the projectile/missile, radio wave jammers or so-called jammers are completely ineffective.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 41 erläutert.Embodiments of the invention are based on the 1 until 41 explained.
Es zeigen:
- 1 die ringförmige Lichtfenster, die eine konzentrische Anordnung aufweisen, um das Projektil steuern zu können,
- 2 die Bimetall-Aktuatoren,
- 3 die konzentrisch angeordneten Ringen am Heck des Projektils,
- 4 die kreisförmigen Lichtfenster außerhalb des Mittelpunkts des Projektil-Hecks,
- 5 eine Steuerung eines Projektils mit verzweigten Laserstrahlen,
- 6 eine Variante, bei der das Projektil automatisch zum Ziel gelenkt wird, indem ein Laserstrahl, als Kontrollstrahl zum Projektil abgegeben wird, der dann von einem kleinem Reflektor am Heck des Projektils zurückreflektiert wird,
- 7 einen Projektil mit einem drehbaren Kern, der sich sehr schnell dreht,
- 8 eine ähnliche Variante, nur umgekehrt konzipiert (mit einem nicht drehbarer Kern, aber drehbaren Projektil)
- 9 einen Projektil mit Polarisations-Filtern versehenen Fenster,
- 10 die kreisförmigen Lichtfenster, die jeweils mit einem Ring aus einem Reflektor oder Spiegel ausgestattet sind,
- 11 einen Projektil mit einem optischen Erkennungs-System, dass die Drehposition des Projektils in Echtzeit genau ermitteln kann,
- 12 einen Projektil mit einer aufladbaren Energie-Quelle, die über Solarzellen und einem LED im Waffenlauf geladen wird,
- 13 eine Auflade-Vorrichtung mit Hilfe der Induktions-Methode,
- 14 eine andere Auflad-Vorrichtung, die über direkten Kontakt (durch Elektroden) funktioniert,
- 15 eine Waffe mit schnellen Bildsensor und einem Linsen- oder Spiegel-System, das das Projektil in Visier nimmt,
- 16 das Erfassungs-System, dass den Moment des Abfeuerns des Projektils mittels einfacher Sensor-Systeme am Waffenlauf oder an der Waffe selbst registriert,
- 17 eine automatische Zielansteuerung durch die Bildsensor-Informationen,
- 18 eine Ausführung bei nichtdrehenden Geschossen,
- 19 einen Geschoss mit einem Rotations-Kern, der ummantelt sich im Inneren des Geschosses befindet und technisch gelagert ist,
- 20 ein Geschoss, dessen Außenhaut durch Laserstrahlen von innen aus gesteuert, verformt werden kann,
- 21 ein Geschoss / Projektil, das mit mehreren Fenstern ausgestattet ist, die das Eindringen von Laserstrahlen erlauben, sowie Schubkraft-Düsen, die die Flugrichtung des Projektils ändern können,
- 22 ein Projektil mit einem oder mehreren optischen Fenstern sowie eine oder mehrere Schubdüsen die in den Körper des Projektils eingebaut worden sind,
- 23 einen Projektil, wobei die Lichtfenster in Form von konzentrischen Kreisen am Heck des Projektils, farbcodiert eingebaut sind,
- 24 eine Variante, wobei am Heck des Projektils ein kleiner Reflektor in Form eines Kegels mit der Spitze nach hinten eingebaut ist, der die Laserstrahlen, die von Hinten das Projektil am Heck treffen seitlich an einem Ummantelung reflektiert,
- 25 ist eine ähnliche Variante wie die vorherige, lediglich hier ist anstatt eines Kegels, eine kleine Pyramide oder Pyramiden-Stumpf als Reflektor eingebaut ist,
- 26 einen Projektil mit Cargo-Funktion,
- 27 eine weitere Variante, die während des Abfeuerns und des Flugs des Projektils, den in eine Kardanaufhängung eingebauten Laserstrahler selbst so lenkt, dass dessen Laserstrahl stets das Projektil trifft,
- 28 den Einbau des Laserstrahlers in einem Kugel-Gelenk, der durch Elektromagneten bewegt wird,
- 29 die Fixierung des Laserstrahlers, wobei ein Ende mit einem flexiblen Verbindung gekoppelt ist und das andere Ende (der Laserstrahl-Austritts-Ende) mit zwei Aktuatoren (Aktoren) gekoppelt wird,
- 30 ein System, bei dem einen Mittelpunkt-Reflektor am Heck des Projektils oder der Rakete als Orientierungspunkt für das Waffen-System dient und die Lichtfenster in Form von Kreisen, oder Kreissektoren gestaltet sind,
- 31 eine Variante, die genauso gut sowohl bei drallstabilisierten Geschosse, als auch bei Geschosse oder Raketen, die sich nicht um die eigene Längsachse drehen, funktioniert,
- 32 einen Projektil, das zusätzlich mit einer Blende-Funktion ausgestattet ist, die über Lichtleiter funktioniert,
- 33 ebenso einen Projektil, das zusätzlich mit einer Blende-Funktion ausgestattet ist, bei dem ein kleiner Spiegel, der wie ein kleiner Kegel oder Pyramide geformt ist, am Heck des Projektils eingebaut ist,
- 34 das Projektil oder die Rakete mit Lichtkonvertern,
- 35 eine Variante mit einen Röntgen-Laser oder Röntgen-Strahlen, die gebündelt auf das Projektil treffen,
- 36 ein Ausführungsbeispiel, bei der in dem Projektil eine kleine, stabile Kammer eingebaut ist, in der die gepressten Gasse des Treibmittels (Treibladung) solange das Projektil noch im Waffenlauf sich befindet, eindringen können,
- 37 einen Projektil mit eine Kammer, in der eine kleine Menge an Schießpulver, Treibmittel, Treibladung oder Raketen-Treibstoff eingebaut ist,
- 38 eine Variante, bei der in das Projektil oder in die Rakete ein Behälter eingebaut ist, der durch Laserstrahlen und dadurch erhaltenen Steuerbefehle geöffnet werden kann und die Inhalt in eine erwünschte Distanz abgeben kann (Cargo Projektil oder Cargo Rakete),
- 39 eine stark vereinfachte Variante mit Düsen und Elektroventile,
- 40 eine Ausstattung der Lichtfenster am Heck des Projektils mit kleinen Blenden, die vorwiegend Licht, das leicht schräg seitlich ankommt, durchlassen,
- 41 eine Schuppenartige-Struktur an der Oberfläche der Munition.
Show it: - 1 the ring-shaped light windows, which have a concentric arrangement in order to be able to steer the projectile,
- 2 the bimetal actuators,
- 3 the concentrically arranged rings at the tail of the projectile,
- 4 the circular light windows off-center of the projectile tail,
- 5 a control of a projectile with branched laser beams,
- 6 a variant in which the projectile is automatically guided to the target by firing a laser beam at the projectile as a control beam, which is then reflected back by a small reflector at the rear of the projectile,
- 7 a projectile with a rotating core that spins very quickly,
- 8th a similar variant, only designed in reverse (with a non-spinning core but spinning projectile)
- 9 a projectile window fitted with polarization filters,
- 10 the circular light windows, each equipped with a ring of a reflector or mirror,
- 11 a projectile with an optical detection system that can accurately determine the rotational position of the projectile in real time,
- 12 a projectile with a rechargeable energy source that is charged via solar cells and an LED in the gun barrel,
- 13 a charging device using the induction method,
- 14 another charging device that works by direct contact (through electrodes),
- 15 a weapon with a fast imaging sensor and a lens or mirror system that targets the projectile,
- 16 the detection system that registers the moment the projectile is fired using simple sensor systems on the gun barrel or on the gun itself,
- 17 an automatic target control by the image sensor information,
- 18 a version for non-rotating projectiles,
- 19 a bullet with a core of rotation, which is encased inside the bullet and is technically stored,
- 20 a projectile whose outer skin can be controlled and deformed by laser beams from the inside,
- 21 a shell/projectile equipped with multiple windows that allow laser beams to penetrate, as well as thrust nozzles that can change the direction of the projectile's flight,
- 22 a projectile with one or more optical windows and one or more exhaust nozzles built into the body of the projectile,
- 23 a projectile with light windows in the form of concentric circles built into the rear of the projectile, color coded,
- 24 a variant in which a small reflector in the form of a cone with the tip backwards is installed at the rear of the projectile, which reflects the laser beams that hit the projectile at the rear from behind on a casing on the side,
- 25 is a similar variant as the previous one, only here instead of a cone, a small pyramid or a truncated pyramid is installed as a reflector,
- 26 a projectile with cargo function,
- 27 Another variant that steers the laser emitter built into a gimbal during firing and flight of the projectile in such a way that its laser beam always hits the projectile,
- 28 the installation of the laser emitter in a ball joint that is moved by electromagnets,
- 29 the fixation of the laser emitter, with one end coupled with a flexible joint and the other end (the laser beam exit end) coupled with two actuators (actuators),
- 30 a system in which a center reflector at the rear of the projectile or missile serves as a landmark for the weapon system and the light windows are designed in the form of circles or sectors of a circle,
- 31 a variant that works just as well with spin-stabilized projectiles as with projectiles or rockets that do not rotate around their own longitudinal axis,
- 32 a projectile that is additionally equipped with an aperture function that works via light guides,
- 33 also a projectile additionally equipped with a shutter function in which a small mirror shaped like a small cone or pyramid is built into the rear of the projectile,
- 34 the projectile or rocket with light converters,
- 35 a variant with an X-ray laser or X-rays that hit the projectile in a bundle,
- 36 an embodiment in which a small, stable chamber is installed in the projectile, in which the compressed gas of the propellant (propellant charge) can penetrate as long as the projectile is still in the gun barrel,
- 37 a projectile with a chamber containing a small amount of gunpowder, propellant, propellant or rocket fuel,
- 38 a variant in which a container is built into the projectile or rocket, which can be opened by laser beams and the control commands received and the contents can be released at a desired distance (cargo projectile or cargo rocket),
- 39 a highly simplified variant with nozzles and electrovalves,
- 40 equipping the light window at the rear of the projectile with small screens that mainly let through light that arrives at a slight angle from the side,
- 41 a scale-like structure on the surface of the ammunition.
Das Projektil wird nicht durch Drahtseil oder durch Lasermarkierung zu einem angepeilten das Ziel gesteuert, sondern es wird von der Waffe aus, durch Laserstrahlen gelenkt, wobei durch Laserstrahlen die Steuerung erfolgt.The projectile is not steered to a target by wire rope or by laser marking, but it is guided from the weapon by laser beams, with laser beams being the steering.
Die Präzisionsgelenkte Munition, die hier beschrieben wird, wird direkt durch Laserstrahlen gesteuert. Nicht nur die Lenkfunktion, sondern auch der Zündzeitpunkt eines Sprengsatzes im Geschoss oder Rakete wird dadurch sehr genau (fern) gesteuert. Vorteile gegenüber herkömmliche Lasergelenkte-Munition ist, dass damit auch ganz kleine Projektile steuerbar sind.The Precision Guided Munitions described here are guided directly by laser beams. Not only the steering function, but also the ignition timing of an explosive device in the projectile or rocket is controlled very precisely (remotely). The advantage over conventional laser-guided ammunition is that even very small projectiles can be controlled with it.
Im Vergleich zu „normalem“ Licht besitzt das Licht eines Lasers einige besondere Eigenschaften. Das Licht eines üblichen Lasers ist monochromatisch, also das Licht des Lasers beinhaltet nur eine Lichtfarbe und die Photonen in einem Laserstrahl schwingen mit der gleichen Frequenz (Kohärenz). Der Laserstrahl ist linear polarisiert. Der elektrische Feldvektor schwingt in einer festen Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, wobei der magnetische Feldvektor senkrecht dazu angeordnet ist. Ein Laserstrahl aus einem hochwertigen Laserstrahler zeichnet sich durch eine extrem geringe Divergenz aus. Ein Laserbündel von einem hochwertigen Laserstrahler, welches nur einige Millimeter Durchmesser besitzt, wird nach einer Sekunde bzw. in eine Entfernung von 300.000 km lediglich einen Durchmesser von einigen Metern haben. Der Laserstrahl allgemein ist sehr gut zu bündeln, daher können hohe Leistungsdichten im Fokus erreicht werden. Die Photonen in einem Laserstrahl sind untereinander phasensynchron. Ein Laserstrahler kann sehr hohe Leistung liefern. Im Dauerbetrieb sind inzwischen Laserstrahler vorhanden, die in der Größenordnung von mehreren 100kW Leistung liefern. Im Impulsbetrieb werden sogar Leistungen in der Größenordnung von 100GW erreicht (werden meist für wissenschaftliche Zwecke in Kernfusions-Technologie eingesetzt). Mit neuen Techniken lassen sich zeitlich extrem kurze Impulse erzeugen, die nur ca. 10 Femtosekunden dauern.Compared to "normal" light, the light from a laser has some special properties. The light from a conventional laser is monochromatic, i.e. the light from the laser contains only one color of light and the photons in a laser beam oscillate with the same frequency (coherence). The laser beam is linearly polarized. The electric field vector oscillates in a fixed plane perpendicular to the direction of propagation, with the magnetic field vector oriented perpendicular to it. A laser beam from a high-quality laser emitter is characterized by extremely low divergence. A laser beam from a high-quality laser emitter, which is only a few millimeters in diameter, will only have a diameter of a few meters after one second or at a distance of 300,000 km. In general, the laser beam can be bundled very well, so high power densities can be achieved in the focus. The photons in a laser beam are in phase with each other. A laser emitter can deliver very high power. In the meantime, laser emitters are available in continuous operation, which deliver power in the order of magnitude of several 100kW. In impulse operation, powers in the range of 100GW are even achieved (usually used for scientific purposes in nuclear fusion technology). With new techniques, extremely short pulses can be generated that last only about 10 femtoseconds.
Bei der Erfindung hier, um das Projektil 1 steuern zu können, werden Laserstrahlen benutzt, die von einem Laserstrahler (z.B. einer Laserdiode) abgegeben werden, der in der Waffe eingebaut ist und die das Projektil von hinten treffen. Dafür sind hinten am Heck 2 des Projektils / Geschosses ringförmige Lichtfenster 3, die eine konzentrische Anordnung aufweisen (bei weitere Ausführungen auch in andere Anordnung eingebaut), eingebaut (1). Die Lichtfenster bestehen aus einem durchsichtigen Material (z.B. Glas, Kunststoff, Plexiglas, etc.). Diese Fenster 3 sind farbcodiert bzw. weisen Farbfilter / Lichtfilter bzw. Laserfilter (Laserschutzfilter) 4 auf und lassen nur bestimmte Lichtfarben bzw. Laserstrahl-Farben durch. Das bedeutet, diese Lichtfilter lassen nur Laserstrahlen in bestimmte Wellenlänge durch. Z.B. ein Lichtfilter, der nur rote Laserstrahlen durchlässt, wird zu einem Hindernis für grüne Laserstrahlen (z.B. mit Wellenlänge von 532nm). Somit wenn man mit beiden Laserstrahlen drauf zielt, lediglich die roten Laserstrahlen durchdringen. An der Waffe 5 selbst ist mindestens ein starker Laserstrahler 6 eingebaut. Optimaler allerdings sind mehrere Laserstrahler einzubauen, die in verschiedene Laserstrahl-Farben strahlen, weil damit mehrere Funktionen gesteuert werden können, oder ein Laserstrahler, der mehrere Laserstrahlen in unterschiedliche Lichtfarben erzeugen kann. Von hinten trifft der Laserstrahl 7 auf das Projektil (Geschoss) und dringt durch das Lichtfenster ein. Weil die Lichtfenster ringförmig und in verschiedene Farben eingebaut sind, werden die Laserstrahlen, die die gleiche Lichtfarbe haben wie das Fenster, bzw. den dementsprechenden Lichtfilter durchdringen können, optimaler in das Fenster eindringen, während in anderen Fenstern nur sehr wenig oder kaum Laserstrahlen eindringen können. Wenn z.B. ein Lichtfenster mit einem Lichtfilter versehen ist, das nur rotes Licht durchlässt, dann dringen in das Fenster vorwiegend rote Laserstrahlen durch, auch wenn andere Laserlichtfarben drauf einfallen. Wenn ein blauer Laserstrahler das Fenster trifft, wird Großteils blockiert. Der blaue Laserstrahl kann aber in einem anderen Fenster eindringen, dessen Lichtfilter blaues Licht durchlässt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass durch bestimmte Laserstrahl-Farben, unterschiedliche Lichtfenstern am Projektil angesprochen werden können und somit verschiedene Funktionen am Projektil ferngesteuert werden. Man muss mit Laserstrahlen nicht ein bestimmtes Fenster anpeilen, sondern großflächig das Projektil von hinten treffen. Nur das bestimmte Lichtfenster wird aber für den dementsprechenden Laserstrahl durchlässig sein. Die Filter-Methode stellt sicher, dass ein Laserstrahl mit einer bestimmten Farbe stets nur das eine dazugehörige Lichtfenster durchdringen kann und keine andere, somit löst dieser nur eine bestimmte Funktion am Projektil. Diese Eigenschaft eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für eine Fernsteuerung des Projektils und einige eingebaute Funktionen. Wenn man fünf verschiedene Laserstrahlen verwendet, die jeweils eine andere Lichtfarbe haben, dann hat man die Möglichkeit fünf verschiedene Befehle zu übermitteln, bzw. Funktionen am Projektil zu steuern. Von jedem Fenster wird durch Lichtleiter drin am Projektil der Laserstrahl bis zu einem Steuer-System übertragen. Dort wird die Laserenergie benutzt, um z.B. kleine Brennstoff-Mengen anzuzünden, oder Aktuatoren (Aktoren) 8 zu aktivieren, die am Projektil eine Veränderung bewirken oder eine Funktion in Gang setzen. Man kann die Aktuatoren oder eine Steuerung auch direkt hinter dem Fenster einbauen, was in dem Fall einen Lichtleiter 9 überflüssig macht. Allerdings wenn die Aktuatoren etwas weiter entfernt vom Heck sich befinden, dann müsste das Licht durch Lichtleiter bis dort oder bis zu eine Steuerung 10 oder einer Kammer 11 weitergeleitet werden. Durch Aktuatoren können kleine Lenk-Flügel 12 am Projektil ausgeklappt werden, oder es in eine bestimmte Richtung drehen. In der Munition drin, kann eine Energie-Quelle eingebaut werden. Eine Energie-Quelle 13 am Projektil wäre von Vorteil, ist aber nicht zwingend notwendig, zumindest bei einigen einfacheren Varianten, die hier beschrieben werden. Auch so können die Laserstrahlen, wenn diese mit genug Energie ankommen und eine dementsprechend hohe Laserenergie liefern, selbst als Energie-Quelle betrachtet werden. Sie können z.B. Licht-Aktuatoren, Kristall-Elemente, Mikro-Bimetall-Aktuatoren und weitere bekannte Aktuatoren (Aktoren) schnell aktivieren und innerhalb von Millisekunden eine Funktion ausführen. Mikro-Bimetall-Aktuatoren sind in dem Fall Bimetall-Elemente, die sich unter Hitzeeinwirkung sich verbiegen. Weil sie sehr klein sind, ist die Ansprechzeit extrem kurz. Sie sind aus Metallschichten, die extrem schnell erhitzt und abgekühlt werden können, gebaut. Sie funktionieren genauso wie alle anderen Bimetall-Aktuatoren, lediglich die Ansprechzeit ist hier extrem kurz, weil diese sehr klein gebaut sind und verhältnismäßig große Hitze-Empfängliche-Flächen (Angriffsflächen) haben, die in sehr dünnen Bimetall-Streifen sich befinden (2).In the invention here, in order to be able to control the projectile 1, laser beams are used which are emitted by a laser emitter (eg a laser diode) which is installed in the weapon and hit the projectile from behind. For this purpose, there are ring-shaped light windows 3 at the rear of the projectile / projectile, which have a concentric arrangement (in other versions also in other arrangement installed), installed ( 1 ). The light windows consist of a transparent material (e.g. glass, plastic, Plexiglas, etc.). These windows 3 are color-coded or have color filters/light filters or laser filters (laser protection filters) 4 and only allow certain light colors or laser beam colors through. This means that these light filters only let through laser beams of a specific wavelength. For example, a light filter that only lets through red laser beams becomes an obstacle for green laser beams (eg with a wavelength of 532nm). So if you aim at it with both laser beams, only the red laser beams penetrate. At least one powerful laser emitter 6 is installed on the weapon 5 itself. However, it is better to install several laser emitters that emit different laser beam colors because they can be used to control several functions, or one laser emitter that can generate several laser beams in different light colors. The laser beam 7 strikes the projectile (missile) from behind and penetrates through the light window. Because the light windows are ring-shaped and built in different colors, the laser beams that have the same light color as the window or can penetrate the corresponding light filter will penetrate the window more optimally, while in other windows only very little or hardly any laser beams can penetrate . For example, if a light window is fitted with a light filter that only lets red light through, then predominantly red laser beams penetrate the window, even if other colors of laser light are incident on it. When a blue laser beam hits the window, most of it is blocked. However, the blue laser beam can penetrate through another window whose light filter lets blue light through. This ensures that different light windows on the projectile can be addressed by specific laser beam colors and thus different functions on the projectile can be remotely controlled. You don't have to target a specific window with laser beams, but hit the projectile from behind over a large area. However, only the specific light window will be permeable for the corresponding laser beam. The filter method ensures that a laser beam with a specific color can only penetrate the associated light window and no other, so it only solves a specific function on the projectile. This property opens up numerous possibilities for remote control of the projectile and some built-in functions. If you use five different laser beams, each with a different light color, then you have the option of transmitting five different commands or controlling functions on the projectile. The laser beam is transmitted from each window to a control system through optical fibers inside the projectile. There, the laser energy is used, for example, to ignite small amounts of fuel, or to activate actuators (actuators) 8 that cause a change in the projectile or set a function in motion. The actuators or a controller can also be installed directly behind the window, which in this case makes a light guide 9 superfluous. However, if the actuators are a little further away from the rear, then the light would have to be passed on to there or to a control 10 or a chamber 11 by light guides. Small steering wings 12 on the projectile can be folded out by actuators, or they can turn it in a specific direction. An energy source can be built into the ammunition. An energy source 13 on the projectile would be advantageous but is not essential, at least in some of the simpler variants described here. Even so, the laser beams can themselves be regarded as an energy source if they arrive with enough energy and deliver a correspondingly high laser energy. For example, you can quickly activate light actuators, crystal elements, micro-bimetallic actuators and other known actuators (actuators) and perform a function within milliseconds. In this case, micro-bimetal actuators are bimetal elements that bend under the influence of heat. Because they are very small, the response time is extremely short. They are built from layers of metal that can be heated and cooled extremely quickly. They work just like all other bimetallic actuators, only the response time is extremely short here because they are very small and have relatively large heat-sensitive surfaces (attack surfaces), which are located in very thin bimetallic strips ( 2 ).
Die Fenster am Projektil können beliebig geformt werden. Bei manchen Varianten ist die Form von konzentrisch angeordnetem Ringen 14 am Heck des Projektils optimal (3), während bei anderen besser die kreisförmigen Lichtfenstern 15 außerhalb des Mittelpunkts 15 des Projektil-Hecks sind (4). Die verschiedenen Fenster am Projektil lassen unterschiedliche Laserstrahl-Farben durch. Damit wird ein Teil der Laserenergie des Laserstrahls in das Innere des Projektils eindringen und dort zu einem genauen Zeitpunkt einen schnellen Aktuator aktivieren. Als Aktuatoren kommen zahlreiche und schon lange in Praxis angewendete Elemente in Frage. Als solche sind z.B. Halbleiter-Elemente, Aktuatoren in Form von aktiven Flüssig-Elementen, Kondensator-Platten / Flächen, Kristalle, Licht-Aktuatoren, Piezokristalle, spezielle Kunststoffe, die auch in Robotik als Antriebselemente eingesetzt werden, oder schnell wirkende Legierungen oder Bimetall-Elemente geeignet.The windows on the projectile can be shaped in any way you like. In some variants, the shape of concentrically arranged rings 14 at the tail of the projectile is optimal ( 3 ), while others better have the circular light windows 15 off the center 15 of the projectile tail ( 4 ). The different windows on the projectile let through different colors of the laser beam. With this, part of the laser energy of the laser beam will penetrate into the interior of the projectile and activate a fast actuator there at a precise point in time. Numerous elements that have been used in practice for a long time come into consideration as actuators. Such are, for example, semiconductor elements, actuators in the form of active liquid elements, capacitor plates / surfaces, crystals, light actuators, piezoelectric crystals, special plastics that are also used in robotics as drive elements, or fast-acting alloys or bimetallic elements suitable.
Die Steuerung eines Geschosses / Projektils erfolgt auf diese Weise: Vor dem Abschuss wird ein Laserstrahl (optimal ist ein IR-Laserstrahl) 7 von der Waffe 5 aus, das Ziel 16 anpeilen. Bei einfacheren Varianten werden Lichtablenkelemente 17 eingebaut, die den Laserstrahl in zwei Laserstrahlen abzweigen. Ein Zweig 18 peilt das Ziel an, der zweite Zweig trifft das Projektil von hinten. Bei etwas schweren Waffen, können getrennte Laserstrahler eingebaut werden, wobei einer das Ziel anpeilt, während der andere, Laserstrahlen auf das Projektil wirft. Es folgt der Abschuss des Projektils. Hinten auf das Projektil trifft stets ein Zweig des Laserstrahls (hier wird er als Hauptstrahl 7 genannt). Dieser Laserstrahl trifft einen Sensor 19 einer Steuerung 20 am Projektil, die alle Funktionen am Projektil blockiert. Auch wenn das Projektil mit Laserstrahlen in anderen Lichtfarben getroffen wird, die eigentlich verschiedene Funktionen steuern sollen, wird keine der Funktionen aktiv. Bewegt sich das Ziel nicht und das Projektil kommt vom Kurs nicht ab, sind keine Korrektur Maßnahmen notwendig. Wird aber das Projektil vom Kurs abkommen (z.B. durch Seitenwinde), dann wird es nicht mehr von dem Hauptstrahl (der verzweigten Laserstrahl) getroffen, weil dieser Strahl mit der Strahlrichtung der Ziel-Anpeilung gekoppelt ist. Sobald das Projektil nicht mehr von dem Hauptstrahl 21 getroffen wird, sind alle Lenkfunktionen steuerbar und warten nur darauf durch dementsprechende Laserstrahlen aktiviert zu werden (5).A missile / projectile is controlled in this way: Before it is fired, a laser beam (an IR laser beam is ideal) 7 is projected from the Weapon 5 out, take aim 16. In simpler variants, light deflection elements 17 are installed, which branch off the laser beam into two laser beams. One branch 18 aims at the target, the second branch hits the projectile from behind. For slightly heavier weapons, separate laser emitters can be fitted, with one aiming at the target while the other lasing at the projectile. The projectile is fired. A branch of the laser beam always hits the rear of the projectile (here it is called the main beam 7). This laser beam hits a sensor 19 of a control 20 on the projectile, which blocks all functions on the projectile. Even if the projectile is hit with laser beams in different light colors, which are supposed to control different functions, none of the functions will be activated. If the target does not move and the projectile does not deviate from the course, no corrective action is necessary. However, if the projectile strays off course (eg due to crosswinds), then it will no longer be hit by the main beam (the branched laser beam) because this beam is coupled with the beam direction of the target sighting. As soon as the projectile is no longer hit by the main beam 21, all steering functions can be controlled and are just waiting to be activated by the corresponding laser beams ( 5 ).
Eine weitere Variante (6) steuert das Projektil automatisch zum Ziel hin, indem ein Laserstrahl, als Kontrollstrahl 22 zum Projektil abgegeben wird, der dann von einem kleinem Reflektor 23 am Heck 2 des Projektils 1 zurückreflektiert wird. Der reflektierte Laserstrahl 24 erscheint wie ein kleiner Lichtpunkt 25, der die Projektilbahn für ein optisches Erfassungs-System 26 der Waffe sichtbar macht. Weil auch auf das Zielobjekt ein Laserstrahl (Ziel-Leitstrahl) 27 als Anpeilung abgegeben wird, kann das Überwachungs-System der Waffe stets den Punktstrahl (Lichtpunkt) 25 aus dem Projektil mit dem Punktstrahl 28 aus dem angepeilten Zielobjekt vergleichen. Wird eine Abweichung ermittelt, bzw. entfernt sich der Lichtpunkt des Projektils von dem Lichtpunkt des angepeilten Objekts, wird eine automatische Kurskorrektur am Projektil vorgenommen. Je nachdem in welche Richtung die Abweichung entsteht, wird die dementsprechende Kurskorrektur vorgenommen und ein Entgegenwirken eingeleitet, bis die beiden Punkte übereinander liegen, bzw. übereinstimmend positioniert werden. Der Reflektor aus der Munition wird stets als solcher identifiziert, weil der reflektierter Laserstrahl von dem Spiegel intensiver ist und eine andere Farbe hat, als der Laserstrahl aus dem angepeilten Zielobjekt. Durch farbcodierte Laserstrahlen und deren selektives Eindringen in den Lichtfenstern am Projektil, sowie Aktivierung der dementsprechenden Aktuatoren für die Leitflügel oder Schubkraft-Düsen 29 am Projektil, wird die Kurs-Korrektur durchgeführt. Somit wird sichergestellt, dass das Projektil tatsächlich das Ziel trifft. Diese Variante ist optimal für kleinere Projektile (kleinere Schusswaffen oder Präzisionsgewehre) geeignet. In kleinen Projektilen kann man nicht viele zusätzliche Elemente einbauen, die Kurskorrekturen bewirken können, weil dann die physikalischen Projektil-Eigenschaften (Härte, Masse, Dichte, etc.) derart verändert werden, dass das Projektil nicht mehr zuverlässig seine Aufgabe erfüllen kann.Another variant ( 6 ) automatically steers the projectile towards the target by emitting a laser beam as a control beam 22 to the projectile, which is then reflected back by a small reflector 23 on the rear 2 of the projectile 1. The reflected laser beam 24 appears as a small point of light 25 which makes the projectile trajectory visible to an optical detection system 26 of the weapon. Because a laser beam (aiming beacon) 27 is also emitted onto the target object as a sighting, the weapon's monitoring system can always compare the spot beam (light spot) 25 from the projectile with the spot beam 28 from the aimed target object. If a deviation is determined, or if the point of light of the projectile moves away from the point of light of the object being aimed at, an automatic course correction is made to the projectile. Depending on the direction in which the deviation occurs, the corresponding course correction is made and counteracting initiated until the two points are on top of each other or are positioned in the same way. The reflector from the ammunition is always identified as such because the reflected laser beam from the mirror is more intense and has a different color than the laser beam from the aimed object. The course correction is carried out by color-coded laser beams and their selective penetration into the light windows on the projectile, as well as activation of the corresponding actuators for the guide vanes or thrust nozzles 29 on the projectile. This ensures that the projectile actually hits the target. This variant is ideal for smaller projectiles (smaller firearms or sniper rifles). In small projectiles you cannot add many additional elements that can effect course corrections, because then the physical properties of the projectile (hardness, mass, density, etc.) are changed in such a way that the projectile can no longer reliably do its job.
Diese bisher beschriebenen Systeme funktionieren einwandfrei bei Munition, die ohne Drall abgefeuert wird.The systems described so far work perfectly with ammunition that is fired without twist.
Bei um die eigene Längsachse schnell drehenden Geschossen (Drall stabilisierte Projektile), ist die Sache etwas komplizierter.In the case of projectiles spinning rapidly around their own longitudinal axis (spin-stabilized projectiles), things are a bit more complicated.
Auch für solche Projektile gibt es ebenso mehrere Möglichkeiten:
- - der Einbau eines entkoppelten, schnell drehenden, gelagerten Kerns in dem Projektil, wobei das Projektil selbst sich nicht dreht,
- - der Einbau eines entkoppelten, nicht drehenden, gelagerten Kerns in dem Projektil, wobei das Projektil selbst sich schnell dreht,
- - der Einbau von Lichtfenstern, die nur an eine Dreh-Position während der Drehung, die Laserstrahlen durchlassen,
- - der Einbau einer speziellen Ausstattung an der Waffe selbst, die Überwachungs-, Mess- und Steuervorrichtungen aufweist,
- - eine Ausstattung der Lichtfenster am Heck des Projektils mit kleinen Blenden, die vorwiegend Licht, das leicht schräg seitlich ankommt, durchlassen.
There are also several options for such projectiles: - - the incorporation of a decoupled, fast-spinning, pivoted core in the projectile, whereby the projectile itself does not spin,
- - the incorporation of a decoupled, non-spinning, pivoted core in the projectile, with the projectile itself spinning rapidly,
- - the installation of light windows, which only allow the laser beams to pass through at one rotational position during the rotation,
- - the installation of special equipment on the weapon itself, which includes monitoring, measuring and control devices,
- - Equipping the light window at the rear of the projectile with small apertures that mainly let through light that arrives at a slight angle from the side.
Die erste Variante funktioniert zwar, ist aber mit etwas Aufwand verbunden. Hier müsste ein drehbarer Kern 30 nahezu perfekt gelagert eingebaut werden, der sich sehr schnell dreht. Der Kern befindet sich komplett gekapselt in das inneren des Projektils. Das Projektil selbst dreht sich dabei nicht. Das Projektil erhält trotzdem eine stabilisierende Kraft, die durch die schnelle Drehung des Kerns in der Längsachse erzeugt wird (7). In dem Fall müsste aber der Kern noch schneller um seine Längsachse drehen, um die nicht mitdrehenden Maße des Projektils zu kompensieren, um eine stabile Fluglage zu erreichen. Zu erwähnen ist, dass das Projektil keine einzige Drehung um seine Längsachse absolvieren darf. Eine einzige Rotation während des Fluges konnte die Lenkfunktion zunichte machen. Trotzdem bei einem Versuch konnte schon erfolgreich ein solcher schnell drehbarer Kern in einem nicht drehbaren Körper getestet werden. Das funktioniert besser bei größeren Projektilen, wie z.B. solche mit einem Kaliber von 150mm. Bei dieser Methode bleiben die Lichtfenster am Heck stets in der gleichen Position und auch die Lenkung funktioniert optimal. Die Düsen befinden sich auch stets in der gleichen Position, somit deren Steuerung relativ einfach ist.The first variant works, but is associated with some effort. Here, a rotatable core 30 would have to be installed with almost perfect bearings, which rotates very quickly. The core is completely encapsulated inside the projectile. The projectile itself does not rotate. The projectile nevertheless receives a stabilizing force generated by the rapid rotation of the core in the longitudinal axis ( 7 ). In this case, however, the core would have to rotate even faster around its longitudinal axis in order to compensate for the non-rotating dimensions of the projectile in order to achieve a stable flight attitude. It should be mentioned that the projectile must not complete a single rotation around its longitudinal axis. A single rotation during flight could defeat the steering function. Nevertheless, such a rapidly rotating core could already be successfully tested in a non-rotating body in an attempt. This works better with larger projectiles, such as those with a caliber of 150mm. With this method, the light windows at the rear always remain in the same position and the steering also works perfectly. The nozzles are also always in the same position, so controlling them is relatively easy.
Die zweite Variante funktioniert ebenso und ist mit ähnlichem Aufwand verbunden. Diese Variante ist ähnlich wie die erste gebaut, nur umgekehrt konzipiert. Im Gegensatz zu der ersten, wird hier ein nicht drehbarer Kern 31, der gelagert ist, in das Projektil eingebaut werden, der trotz des Dralls des Projektils sich nicht dreht. Hier in dem Fall müsste das Projektil noch schneller um seine Längsachse drehen, um die nicht mitdrehenden Maße zu kompensieren, um eine stabile Fluglage zu erreichen. Auch hier ist zu erwähnen, dass der Kern in dem Projektil keine einzige Drehung um seine Längsachse absolvieren darf. Auch hier würde eine einzige Rotation während des Fluges die Lenkfunktion zunichte machen. Bei dieser Methode mündet das Heck 31 des Kerns in das Heck 2 des Projektils ein. Die Lichtfenster am Heck sind direkt an dem nicht rotierenden Kern eingebaut und weil der Kern sich nicht dreht, bleiben auch die Fenster stets in der gleichen Position. Auf diese Weise funktioniert dann die LenkSteuerung optimal. Die Düsen 29 befinden sich auch stets in der gleichen Position, somit deren Steuerung relativ einfach ist (8). Auch diese Methode funktioniert besser bei größeren Projektilen, wie z.B. solche mit einem Kaliber von 150mm.The second variant works in the same way and involves a similar amount of effort. This variant is built similarly to the first, only designed in reverse. Contrary to the first, here a non-rotatable core 31, which is mounted, will be built into the projectile, which will not rotate despite the spin of the projectile. In this case, the projectile would have to rotate even faster around its longitudinal axis in order to compensate for the non-rotating dimensions in order to achieve a stable flight attitude. It should also be mentioned here that the core in the projectile must not complete a single rotation around its longitudinal axis. Again, a single rotation during flight would destroy the steering function. In this method, the tail 31 of the core merges into the tail 2 of the projectile. The light windows at the stern are installed directly on the non-rotating core and because the core does not rotate, the windows always remain in the same position. In this way, the steering control works optimally. The nozzles 29 are also always in the same position, so their control is relatively easy ( 8th ). Again, this method works better with larger projectiles, such as those with a caliber of 150mm.
Sowohl bei der Ersten, als auch bei der zweiten Variante, kann ein Projektil trotz seines Dralls (oder der rotierenden Kerns) in jede Richtung erfolgreich gelenkt werden. Hier müssen am Lichtfenster zusätzlich Polarisationsfilter 32 eingebaut werden, zumindest an den Lichtfenstern, wodurch bestimmte Lenkfunktionen gesteuert werden müssen. Die Polarisationsfilter müssen in mehreren Schichten eingebaut werden und auch in verschiedene Fenster verteilt, wobei die Polarisations-Richtung der Fenster unterschiedlich ist. Hinzu kommt, dass manchmal eine zweifache Steuerung einer einzigen Funktion durch zwei mit verschiedenen Polarisationsfiltern versehen Fenstern und zwei Laserstrahlen, die ebenso unterschiedlich polarisiert sind, sinnvoll sein kann. Das bewirkt, dass eine Funktion am Projektil erst dann freigeschaltet wird, wenn zwei Laserstrahlen in verschiedenen Filtern zu gleichen Zeit eindringen (9). Die Laserstrahler, die an der Waffe eingebaut sind, können elektrisch um die eigene Achse drehbar eingebaut werden (oder zumindest deren Optik). Auf diese Weise kann die Polarisationsebene des Laserstrahlers rotieren. Durch eine interne Schaltung am Projektil, wird die Steuerung so angelegt, dass wenn nur eine der Laserstrahlen eindringt, keine Aktivierung erfolgen würde. Somit wird gewährleistet, dass die bestimmten Laserstrahlen am Heck des Projektils nur dann einen Vorgang auslösen, wenn das Geschoss während der Drehung eine bestimmte Position erreicht hat. Für andere Funktionen, die durch Laserstrahlen aktiviert werden, müssen keine Polarisationsfilter eingebaut werden. Z.B. wenn eine Zündung eines Sprengsatzes im Inneren des Geschosses zu einem bestimmten Zeitpunkt initiiert werden sollte, dann braucht man keine Polarisationsfilter, sondern nur ein Fenster mit Lichtfilterfunktion. Für eine solche Zündung, kann ein Lichtfenster eingebaut werden, dass z.B. nur grüne Laserstrahlen oder nur IR-Laserstrahlen durchlässt. Die IR-Laserstrahlen treffen dort auf einem Initialzünder 33 oder sie zünden direkt ein Explosionsmittel / Zündstoff oder Treibladung 34 an. Als Explosionsmittel eignet sich auch eine Raketentreibstoffmasse dafür. Eine Laserstrahlen-Energie mit mehrere Watt Leistung reicht dafür allemal, um einen Sprengsatz 34 oder Raketentreibstoffmasse beim direkten Treffen anzuzünden. Der Sprengsatz in dem Projektil drin, ist in eine Kammer 35 angebracht, die hinten am Heck des Projektils mit einem eigenem Fenster mit Lichtfilter versehen, ausgestattet ist, dass nur eine bestimmte Lichtfarbe bzw. nur Licht in bestimmte Wellenlänge durchlässt. Sobald ein solcher Laserstrahl dort trifft, der die passende Wellenlänge hat, dann dringt der Strahl durch das Fenster ein und trifft direkt auf dem Sprengstoff (Treibladung) in die Kammer ein. Der Sprengstoff oder eine Treibladung wird augenblicklich an einer Stelle durch die Laserenergie erhitzt und das führt zu Explosion. Somit bedarf keine Extra-Energie-Quelle dafür (zumindest nicht unbedingt). Je stärker der Laserstrahler an der Waffe ist, mit der das Projektil am Heck getroffen wird, desto schneller sind die Reaktionen am Projektil. Die Lichtfilter am Fenster stellen sicher, dass keine Fehlfunktionen auftreten, wegen gleichzeitiger Bestrahlung des Projektils mit anderen Laserlichtfarben, oder durch Umgebungslicht. Das Heck des Projektils kann auch mit einer Röhrchen-Struktur 36 ausgestattet werden, die wie eine Art Blende gegen Lichtstrahlen wirkt, die aus anderen Richtungen als die Richtung der Längsachse des Projektils, kommen. Diese Röhrchen-Struktur kann aus kleinen Röhrchen 37 bestehen, die mit deren Öffnungen 38 in Längsachse 39 des Projektils angeordnet sind. Zumindest die Innen-Wände 40 der Röhrchen sollen aus einem Lichtabsorbierenden Material bestehen. Wenn ein Lichtstrahl in Längsachse des Projektils ankommt, wird er ungehindert die Blende passieren. Lichtstrahlen, die schräg von hinten oder gar seitlich das Projektil erreichen, können nicht mehr die Blende passieren und werden absorbiert. Weil die Laserstrahlen nur dann optimal wirken, wenn sie von hinten das Projektil in seiner Längsachse treffen, kann der Feind von vorne oder seitlich gar keine Funktionen am Projektil vorzeitig aktivieren. Auch wenn mehrere Schützen nahe beieinander stehen sollen und gleichzeitig aus mehrere Waffen Projektile abfeuern würden, jeder Schütze würde nur sein abgefeuertes Projektil steuern können, weil bedingt auch durch die Blende am Projektil kaum möglich ist, Laserstrahlen seitlich schräg in die Fenstern des Projektils eindringen zu lassen.In both the first and second variants, a projectile can be successfully guided in any direction despite its spin (or rotating core). In this case, polarization filters 32 must also be installed on the light window, at least on the light windows, as a result of which certain steering functions have to be controlled. The polarization filters must be installed in several layers and also distributed in different windows, with the polarization direction of the windows being different. In addition, it can sometimes make sense to control a single function twice, using two windows with different polarization filters and two laser beams that are also polarized differently. This means that a function on the projectile is only activated when two laser beams penetrate through different filters at the same time ( 9 ). The laser emitters that are installed on the weapon can be installed so that they can rotate electrically around their own axis (or at least their optics). In this way, the plane of polarization of the laser emitter can rotate. Through an internal circuit on the projectile, the control is applied in such a way that if only one of the laser beams penetrates, no activation would occur. This ensures that the specific laser beams at the rear of the projectile only trigger an event when the projectile has reached a specific position during rotation. For other functions that are activated by laser beams, no polarization filters need to be installed. For example, if a detonation of an explosive device should be initiated inside the projectile at a certain point in time, then no polarization filters are needed, only a window with a light filter function. For such an ignition, a light window can be built in that, for example, only lets through green laser beams or only IR laser beams. The IR laser beams strike a detonator 33 there or they ignite an explosive/igniter or propellant charge 34 directly. Rocket propellant is also suitable as an explosive. A laser beam energy with several watts of power is always sufficient to ignite an explosive device 34 or rocket fuel mass in a direct hit. The explosive charge inside the projectile is placed in a chamber 35, which is provided with its own window with a light filter at the rear of the projectile, which only lets through a certain color of light or only light of a certain wavelength. As soon as such a laser beam hits there, which has the right wavelength, then the beam penetrates through the window and hits directly on the explosive (propellant) in the chamber. The explosive or a propellant is instantaneously heated at one point by the laser energy and this leads to explosion. Thus, no extra energy source is required for it (at least not necessarily). The more powerful the laser emitter on the weapon that hits the rear of the projectile, the faster the projectile's reactions will be. The light filters on the window ensure that no malfunctions occur due to the simultaneous irradiation of the projectile with different colors of laser light, or due to ambient light. The tail of the projectile can also be equipped with a tubular structure 36, which acts as a kind of screen against light rays coming from directions other than the direction of the longitudinal axis of the projectile. This tube structure can consist of small tubes 37 which are arranged with their openings 38 in the longitudinal axis 39 of the projectile. At least the inner walls 40 of the tubes should be made of a light-absorbing material. If a ray of light arrives in the longitudinal axis of the projectile, it will pass unhindered through the aperture. Rays of light that reach the projectile at an angle from behind or even from the side can no longer pass through the screen and are absorbed. Because the laser beams only work optimally when they hit the projectile in its longitudinal axis from behind, the enemy cannot prematurely activate any functions on the projectile from the front or side. Even if several shooters are to stand close to each other and fire projectiles from several weapons at the same time, each shooter would only be able to control his fired projectile, because this is also due to the aperture on the projectile It is hardly possible to let laser beams penetrate the windows of the projectile at an angle from the side.
Für eine Lenkfunktion kann der Einbau von Polarisationsfilter 32 ausschlaggebend sein. Rotiert z.B. das Geschoss um seine Längsachse mit 6000 UpM, dann bedeutet das, dass das Geschoss 100-mal pro Sekunde sich dreht. Wenn man einen Punkt 41 seitlich am Projektil mit Farbe markiert, wird dieser Punkt alle 1/100 Sekunde an der gleichen Stelle kommen. Trifft ein Laserstrahl auf einem mit Polarisations-Filtern versehenen Fenster ein, dann dringt der Laserstrahl nur dann durch, wenn dieser Punkt an eine bestimmte Stelle sich befindet und das hundert Mal pro Sekunde nur sehr kurz (9, 10, 11). Genau zu diesem Zeitpunkt wird der Laserstrahl einen schnell ansprechbaren Aktuator, z.B. einen Elektroventil 42 (z.B. aus Piezoelementen gebaut) aktivieren, der nur solange aktiviert bleibt, wie der Laserstrahl den Sensor 19 seiner Steuerung 20 trifft. Wenn man die hintere Fläche (am Heck) des Projektils wie ein Uhrzeiger-Feld vorstellt, wird z.B. ein roter Laserstrahl während Rotation des Geschosses zwischen 8 und 10 Uhr eindringen, einen Sensor oder Aktuator treffen, der mit der Ventilsteuerung gekoppelt ist und zu dem Zeitpunkt auch das betroffene Elektroventil sich öffnen. Parallel zu dem rotem Laserstrahl kann auch z.B. ein blaues Laserstrahl abgebeben, der ebenso alle Fenster trifft, aber nur in das eine mit dem Lichtfilter, der nur blaues Licht durchlässt eindringen kann und dort eine Steuerung aktivieren, die einen Gasgenerator 43 startet, bzw. eine kleine Menge eines Treibmittels oder Treibladung zündet. Auf diese Weise wird ein hoher Druck der Gase des Treibmittels (Treibladung) im Inneren des Projektils aufgebaut, der dann durch Elektroventile 42 und feine Düsen 29 am Projektil kontrolliert nach außen abgelassen wird. Optimal sind dafür Piezoventile geeignet, weil diese extrem schnell sind. Wird eine Ablenkung des Geschosses nach links angestrebt, dann wird das Elektroventil nur dann geöffnet, wenn seine Düse die 14 bis 16 Uhr - Position erreicht hat.The installation of polarization filter 32 can be decisive for a steering function. For example, if the bullet rotates around its longitudinal axis at 6000 rpm, this means that the bullet rotates 100 times per second. If you paint a dot 41 on the side of the projectile, that dot will come up at the same spot every 1/100 of a second. If a laser beam hits a window provided with polarization filters, the laser beam only penetrates if this point is at a certain point and only very briefly a hundred times per second ( 9 , 10 , 11 ). Exactly at this point in time the laser beam will activate a rapidly responding actuator, eg an electrovalve 42 (eg built from piezo elements), which remains activated only as long as the laser beam hits the sensor 19 of its controller 20 . Imagining the rear (tail) face of the projectile as a clockwise field, e.g. a red laser beam will penetrate during the projectile's rotation between 8 and 10 o'clock, hitting a sensor or actuator coupled to the valve control and at the time the affected electrovalve also open. Parallel to the red laser beam, a blue laser beam can also be emitted, for example, which also hits all windows, but can only penetrate into the one with the light filter, which only lets blue light through, and activate a control there that starts a gas generator 43, or a small amount of propellant or propellant ignites. In this way, a high pressure of the gases of the propellant (propellant charge) is built up inside the projectile, which is then released to the outside in a controlled manner by electrovalves 42 and fine nozzles 29 on the projectile. Piezo valves are ideal for this because they are extremely fast. If the projectile is to be deflected to the left, the electrovalve is only opened when its nozzle has reached the 2 to 4 o'clock position.
Es reicht eigentlich eine einzige Düse und ein Ventil, um die Lenkfunktion bei einem drallstabiliserten Projektil auszuführen. Man kann aber auch mehrere Piezoventile und Düsen rund um das Geschoss in einem Umfang einbauen. In dem Fall kann durch Lichtfenster und Polarisationsfilter eine solche Aktivierung der Steuerdüsen erreicht werden, wobei jedesmal wenn eine der Düsen eine bestimmte Position erreicht hat (in unserem Fall zwischen 14 und 16 Uhr), aktiviert wird. In Kombination mit seit ein paar Jahren existierenden Licht-Dioden 44 ist die Steuerung perfekt. Eine Licht-Diode (damit sind nicht die Photodioden oder Leuchtdioden gemeint, also nicht die LED-s) ist eine spezielle Diode, die das Licht nur in eine Richtung durchlässt (analog, wie eine Diode für den Stromkreis, die den Strom nur in eine Richtung durchlässt). Für solche Licht-Dioden wird Granat, ein Material, das transparent und zugleich magnetisch ist, verwendet. Es lässt Licht in der einen Richtung anders durch als in der anderen. Es hat je nach Richtung einen unterschiedlichen Brechungsindex, daher optimal für solche Bauteile geeignet.A single nozzle and valve is actually enough to perform the steering function on a spin-stabilized projectile. But you can also install several piezo valves and nozzles around the bullet in a perimeter. In this case, such an activation of the control nozzles can be achieved through light windows and polarization filters, whereby every time one of the nozzles has reached a certain position (in our case between 2 and 4 p.m.), it is activated. In combination with light diodes 44 that have existed for a few years, the control is perfect. A light-emitting diode (this does not mean the photodiodes or light-emitting diodes, i.e. not the LEDs) is a special diode that only lets light through in one direction (analogous to a diode for the electrical circuit, which only lets the current flow in one direction direction passes). Garnet, a material that is transparent and magnetic at the same time, is used for such light diodes. It lets light through differently in one direction than in the other. Depending on the direction, it has a different refractive index, making it ideal for such components.
Heutzutage gibt es auch optische Transistoren, die in der Erfindung optimal eingesetzt werden können. Das Prinzip ist schon bekannt. Aus dem Stand der Technik ist zu entnehmen, dass als Schalter-Moleküle für die Steuerung des Lichtflusses in einem Lichtleiter können z.B. Dithienylcyclopenten (DCP) verwendet werden (https://idw-online.de/de/news445154). Im Zentrum dieses symmetrisch aufgebauten Moleküls befindet sich ein Kohlenstoffring. Ist dieser Ring geschlossen, öffnet er sich, sobald er von einem ultravioletten Lichtstrahl (220 - 310 nm) getroffen wird. Ist der Ring offen, schließt er sich, sobald er einem sichtbaren farbigen Lichtstrahl (490 - 650 nm) ausgesetzt ist. Somit kann das DCP, abhängig von der Wellenlänge des Lichtstrahls, zwischen den beiden Strukturen hin- und herwechseln. An gegenüberliegenden Seiten des DCP sind zwei organische Moleküle angehängt, die der Gruppe der Perylenbisimide (PBI) angehören. PBI-Moleküle sind dafür bekannt, dass sie stark aufleuchten bzw. fluoreszieren können. Ein PBI-Molekül, das wie ein Arm an ein DCP-Molekül angehängt ist, leuchtet unterschiedlich stark, je nachdem, ob der Ring in diesem Schalter-Molekül offen oder geschlossen ist. Ist er geschlossen, befindet sich das DCP auf einem relativ niedrigen Energieniveau. Infolgedessen überträgt das PBI den größten Teil seiner absorbierten Lichtenergie auf das DCP. Das DCP gibt die Lichtenergie ohne Fluoreszenzeffekte nach außen ab. Das PBI selbst leuchtet in diesem Fall nur schwach. Ist der Ring im DCP jedoch offen, verhält es sich umgekehrt. Dann befindet sich das DCP auf einem so hohen Energieniveau, dass das PBI keine Lichtenergie an das DCP weitergeben kann. Stattdessen leitet es die absorbierte Lichtenergie uneingeschränkt nach außen weiter. Das PBI leuchtet dabei stark (https://idw-online.de/de/news445154).Today there are also optical transistors that can be optimally used in the invention. The principle is already known. From the state of the art it can be seen that, for example, dithienylcyclopentene (DCP) can be used as switch molecules for controlling the light flow in a light guide (https://idw-online.de/de/news445154). In the center of this symmetrically structured molecule is a carbon ring. If this ring is closed, it opens as soon as it is hit by a beam of ultraviolet light (220 - 310 nm). If the ring is open, it closes as soon as it is exposed to a visible colored beam of light (490 - 650 nm). Thus, depending on the wavelength of the light beam, the DCP can switch back and forth between the two structures. Two organic molecules belonging to the group of perylene bisimides (PBI) are attached to opposite sides of the DCP. PBI molecules are known for their ability to glow, or fluoresce, strongly. A PBI molecule attached like an arm to a DCP molecule glows at different levels depending on whether the ring in that switch molecule is open or closed. When it is closed, the DCP is at a relatively low energy level. As a result, the PBI transfers most of its absorbed light energy to the DCP. The DCP emits the light energy to the outside without any fluorescence effects. The PBI itself only glows weakly in this case. However, if the ring in the DCP is open, the opposite is true. Then the DCP is at such a high energy level that the PBI cannot transmit light energy to the DCP. Instead, it transmits the absorbed light energy to the outside without restriction. The PBI shines brightly (https://idw-online.de/de/news445154).
Für eine optimale Steuerung ohne Störungen, sollte selbstverständlich in dem Fall der Laserstrahler auch ein polarisierter Laserstrahl abgeben, was aber bei Lasern das meistens der Fall ist. Laserstrahlen sind meist linear polarisiert. Bei vielen Arten der Laserdioden kommt leider kein genaues bzw. „sauberes“ Laserlicht heraus, was oft nicht mehr polarisiert ist, oder zumindest nicht grossteils. In diesen Fall könnte am Laserstrahl-Ausgang ein Polarisations-Filter 46 direkt an den Laserstrahler eingebaut werden. Die Polarisations-Richtung müsste übereinstimmend mit dem Polarisationsfilter am Projektil angeordnet sein, sodass in richtige Position und zum richtigen Zeitpunkt, eine Funktion am Projektil durch die Laserstrahlenergie aktiviert werden kann.For optimal control without interference, the laser emitter should of course also emit a polarized laser beam in this case, which is usually the case with lasers. Laser beams are mostly linearly polarized. Unfortunately, many types of laser diodes do not produce accurate or “clean” laser light, which is often no longer polarized, or at least not for the most part. In this case, a polarization filter 46 could be installed directly on the laser emitter at the laser beam output. The direction of polarization would have to be aligned with the polarization filter on the projectile so that, in the right position and at the right time, a function on the projectile can be activated by the laser beam energy.
Obwohl das Projektil um seine eigene Längsachse sich dreht, wird das Elektroventil 42 am Projektil und nur dann geöffnet, wenn es diese Dreh-Position erreicht hat. Somit wird eine Schubkraft auf das Projektil ausgeübt, die z.B. es nach links schiebt und somit seine Flugbahn ändert. Auf diese Weise kann man ziemlich gut Projektile lenken. Der Einbau von mehrfachen Polarisationsfiltern und mit zweifacher Laserstrahl-Bestätigung kann die doppelte Aktivierung einer Düse verhindert werden, wie z.B. mit einem einfachen Polarisationsfilter der Fall wäre. Mit einem einzigen Polarisationsfilter würde die Düse zweimal pro Umdrehung aktiviert, z.B. einmal in der 8-10 Uhr Position und noch einmal in die entgegengesetzte Position, also in der 2 - 4 Uhr Position, was keinesfalls zu einer Lenkung des Projektils führen würde, sondern vielmehr zu eine Vibration hin und her, was kontraproduktiv wäre. Das Problem kann auch mit einem einzigen Polarisationsfilter gelöst werden, aber in diesen Fall müsste eine Halbleiter-Steuerung 47 in das Projektil eingebaut werden, die bei jedem Laserstrahl-Treffer sein Zustand ändert. Beim ersten Treffer (in unseren Beispiel in der Position 8-10 Uhr), schaltet die Steuerung auf AKTIV, beim nächsten Treffer (Position 2-4 Uhr) auf INAKTIV. Im Zustand AKTIV wird die Düse geöffnet, solange der Laserstrahl durch das Polarisations-Fenster eindringt. Danach schaltet sich die Düse aus. Beim nächsten Treffer in der Position 2-4Uhr, wird die Düse nicht geöffnet. Dieser Laserstrahl-Treffer ändert aber wider den Zustand der Halbleiter-Steuerung auf AKTIV für den nächsten Treffer. Beim folgenden Laserstrahl-Treffer in der Position 8-10 Uhr, wird die Düse wieder geöffnet. Diese Zustände der Steuerung sind mit heutigen Halbleiter-Schaltungen relativ einfach realisierbar. Eine einfache Ausführung schlägt die Verwendung von Photodioden und kleinen Kondensatoren vor, die mit einem Halbleiter-Signal-Verstärker gekoppelt sind. Wird eine Photodiode getroffen, schließt sie den Kondensator so an, dass er entladen wird. Während der Entladung wird ein Stromkreis durch den Verstärker geschlossen, der ein Elektroventil für die Düse steuert. Beim nächsten Treffen des Laserstrahls auf der Photodiode, wird der Kondensator so geschaltet, dass er aufgeladen wird. Das ist eine sehr einfache Schaltung, die jeder in Elektronik Bereich beherrscht. Selbstverständlich in Serienproduktion kommen integrierte Schaltungen im Einsatz, die weitgehend mehr können und auch mehrere Zustände parallel sehr genau ansteuern können (durch Mehr-Bit-Schaltungen, wie z.B. 8 oder 16Bit-Schaltungen).Although the projectile is rotating about its own longitudinal axis, the electrovalve 42 on the projectile is only opened when it has reached this rotating position. Thus, a thrust is exerted on the projectile, which, for example, pushes it to the left and thus changes its trajectory. This is a pretty good way to steer projectiles. Installing multiple polarizing filters and using dual laser beam confirmation can prevent double firing of a nozzle as would be the case with a single polarizing filter, for example. With a single polarizing filter, the nozzle would be activated twice per revolution, e.g. once in the 8-10 o'clock position and again in the opposite position, i.e. in the 2-4 o'clock position, which would in no way lead to the projectile being guided, but rather to a vibration back and forth, which would be counterproductive. The problem can also be solved with a single polarization filter, but in this case a semiconductor control 47 would have to be built into the projectile, which changes its state with each laser beam hit. With the first hit (in our example in the position 8-10 o'clock), the control switches to ACTIVE, with the next hit (position 2-4 o'clock) to INACTIVE. In the ACTIVE state, the nozzle is opened as long as the laser beam penetrates through the polarization window. After that, the nozzle turns off. On the next hit in the 2-4 o'clock position, the nozzle will not open. However, this laser beam hit changes the state of the semiconductor control to ACTIVE for the next hit. When the next laser beam hits the position 8-10 o'clock, the nozzle is opened again. These control states can be implemented relatively easily with today's semiconductor circuits. A simple implementation proposes the use of photodiodes and small capacitors coupled to a solid state signal amplifier. If a photodiode is hit, it connects the capacitor in such a way that it is discharged. During discharge, a circuit is closed by the amplifier, which controls an electrovalve for the nozzle. The next time the laser beam hits the photodiode, the capacitor is switched so that it is charged. This is a very simple circuit that anyone in the electronics field can do. Of course, in series production, integrated circuits are used that can do much more and can also control several states in parallel very precisely (through multi-bit circuits, such as 8 or 16-bit circuits).
Einen ähnlichen Effekt erreicht man auch durch eine Steuerung des Laserstrahlers an der Waffe. In dem Fall müssten die Lichtfenster am Projektil außerhalb des Drehpunkts (Mittelpunkts am Projektil-Heck) 15 z.B. in Form von kleinen Kreisen 48 (Kreisförmige Lichtfenster) eingebaut werden und jeweils mit einem Ring 50 aus einem Reflektor oder Spiegel ausgestattet werden (11). Der Mittelpunkt 15 am Heck des Projektils (auch als Drehpunkt genannt) könnte ebenso mit einem kleinen Spiegel 49 ausgestattet werden. Die Spiegel 50 von den jeweiligen Fenstern 48 und der in dem Drehpunkt sollten unterschiedliche Farben aufweisen oder mit Lichtfilterscheiben versehen werden, die nur je eine bestimmte Lichtfarbe durchlassen. An der Waffe soll dann ein optisches System eingebaut werden, der über eine Zoom-Funktion verfügt, der das Heck des Projektils stets im Visier hat. Anhand des Mittelpunkts, der als Referenzpunkt erfasst wird, und anhand der jeweiligen Ringspiegeln 50 am Fenstern des Projektils werden die Lichtcodierte Reflektionen erfasst und somit in Echtzeit die Position der Lichtfenstern am Projektil ermittelt. Wäre z.B. der Referenzpunkt in der Mitte des Projektil-Hecks mit den roten Spiegel markiert, und zu einem Zeitpunkt der grüne Ringspiegel links des roten Spiegels befände, dann würde das von dem optischen System als solches erkannt. Das Projektil rotiert weiter und nach 10mS kommt der grüne Spiegel wieder an der gleichen Position (bei drallstabilisierte Projektilen mit 6000UpM). In Halbzeit, also nach 5mS befindet sich aber der grüne Spiegel in die entgegengesetzte Position, also diametral gegenüber. In diesem Fall ist der grüne Spiegel rechts und der rote links. Das optisches System erkennt das und je nachdem, wie das Projektil gelenkt werden sollte, wird der Laserstrahl nur solange der grüne Spiegel links von den roten Spiegel sich befindet, abgegeben, oder bei Lenkung in die andere Richtung, nur solange der grüne Spiegele rechts sich befindet. Je nachdem, ob der grüne Spiegel links oder rechts von den roten Referenzspiegel sich befindet, erkennt das optisches System ob der Laserstrahler eingeschaltet oder ausgeschaltet werden muss. Der Laserstrahler 6, der die Funktionen am Projektil steuert, wird in diesem Fall nicht einen Dauerlaserstrahl abgeben, sondern nur kurze Laserimpulse senden, die abhängig von der Drehposition des Projektils abgegeben werden (11). Eine Überwachung der Drehposition des Projektils in Echtzeit ist mit heutigen Mitteln keine großartige technische Herausforderung, weil auf dem Markt schon für den täglichen Gebrauch optische Systeme und Bild-Sensoren gibt, die sehr schnell ansprechbar sind. Für die Bildsensoren wird durch die optische Zoom-Funktion, das Heck des Projektils wie ein Kreis mit Punkten in der Peripherie dargestellt, der sich rotiert. In Echtzeit kann dadurch genau ermittelt werden, welcher Punkt, wo sich befindet, zu dem gegebenen Zeitpunkt.A similar effect can also be achieved by controlling the laser beam on the weapon. In that case, the light windows would have to be installed on the projectile outside of the pivot point (center point on the projectile rear) 15 e.g. in the form of small circles 48 (circular light windows) and each equipped with a ring 50 made of a reflector or mirror ( 11 ). The center 15 at the tail of the projectile (also called the pivot point) could also be fitted with a small mirror 49. The mirrors 50 of the respective windows 48 and in the fulcrum should have different colors or be provided with light filter discs that only let through a specific color of light. An optical system is then to be installed on the weapon, which has a zoom function, which always has the rear of the projectile in its sights. The light-coded reflections are recorded using the center point, which is recorded as a reference point, and using the respective ring mirrors 50 on the windows of the projectile, and the position of the light windows on the projectile is thus determined in real time. If, for example, the reference point in the middle of the projectile tail were marked with the red mirror and at one point in time the green ring mirror was to the left of the red mirror, then this would be recognized as such by the optical system. The projectile continues to rotate and after 10mS the green mirror comes back to the same position (for spin stabilized projectiles with 6000rpm). At half time, i.e. after 5mS, the green mirror is in the opposite position, i.e. diametrically opposite. In this case, the green mirror is on the right and the red one is on the left. The optical system recognizes this and depending on how the projectile should be steered, the laser beam is emitted only as long as the green mirror is to the left of the red mirror, or if steered in the other direction, only as long as the green mirror is to the right . Depending on whether the green mirror is to the left or right of the red reference mirror, the optical system recognizes whether the laser emitter needs to be switched on or off. In this case, the laser emitter 6, which controls the functions on the projectile, will not emit a continuous laser beam, but only emit short laser pulses that are emitted depending on the rotational position of the projectile ( 11 ). Monitoring the rotational position of the projectile in real time is not a great technical challenge with today's means, because there are already optical systems and image sensors on the market for everyday use that can be responded to very quickly. For the image sensors, due to the optical zoom function, the tail of the projectile is represented as a rotating circle with dots in the periphery. In real time, it can be determined exactly which point is where at the given point in time.
Bei einigen der Varianten der Erfindung, muss leider auch eine Energie-Quelle 13 in das Projektil integriert werden. Kleine aufladbare Zellen, oder einfache Batterie-Zellen wären optimal. Weil ein aufladbares Akku oder eine Batterie-Zelle, nicht viel Leitung in extrem kurzer Zeit liefern kann, wird vorgeschlagen einen Kondensator parallel zu schalten. Er wird durch die Batterie (Akku) aufgeladen und kann in kürzeste Zeit beachtliche Leistung liefern. Zusätzlich oder alternativ zu der Batterie (Akku) kann eine kleine Solarzelle 51 in das Projektil integriert werden, die mit einem kleinen elektrischen Kondensator 52 gekoppelt werden kann. In dem Fall müsste das Projektil unmittelbar vor dem Abfeuern in der Waffe mit einer Lichtquelle 53 (z.B. eine starke Laserdiode) bestrahlt werden, damit der Kondensator aufgeladen werden kann. Im Waffenlauf oder im Projektil-Magazin der Waffe kann dafür eine kleine LED 54 (oder eine Laserdiode), die ein intensives Licht liefert, direkt die Kondensatoren in den Projektilen mit Strom über Solarzellen aufladen (12). Selbstverständlich müsste dann auch die Projektil-Patrone 55 mit Lichtleitern 56 ausgestattet werden, die das Licht bis zum Projektil transportieren, oder das Projektil müsste auch seitlich Lichtfenster für die Energieversorgung haben. Technisch gesehen, kann auch eine Kondensator-Aufladung nach dem Abfeuern erreicht werden, man müsste dann aber das mit einem Laserstrahl bewerkstelligen, indem man das Projektil einige Millisekunden am Heck bestrahlt. Auch die Solarzelle müsste schnell ansprechbar sein. Es gibt aber auch zahlreiche andere Methoden um einen Kondensatoren in einem Projektil mit Strom berührungslos aufzuladen. Induktionsmethoden wären ebenso gut einsetzbar. In dem Fall müsste am Projektil eine kleine elektromagnetische Spule 57 eingebaut werden, die über einem elektronischen Stromregler 58 mit den Kondensatoren 52 gekoppelt wäre. Unmittelbar vor dem Abfeuern, solange das Projektil, bzw. die Patrone noch im Waffenmagazin 59 sich befindet, würde sein Kondensator durch Elektromagnetische Wellen per Induktionsverfahren aufgeladen (13). Unfortunately, in some of the variants of the invention, an energy source 13 must also be integrated into the projectile. Small rechargeable cells, or simple battery cells would be optimal. Because a rechargeable battery, or battery cell, cannot deliver much power in an extremely short time, it is suggested to switch a capacitor in parallel ten. It is charged by the battery (accumulator) and can deliver considerable power in a very short time. In addition or as an alternative to the battery (accumulator), a small solar cell 51 can be integrated into the projectile, which can be coupled to a small electrical capacitor 52 . In that case, the projectile would have to be irradiated with a light source 53 (for example a powerful laser diode) in the weapon immediately before it is fired, so that the capacitor can be charged. In the gun barrel or in the gun's projectile magazine, a small LED 54 (or a laser diode), which supplies an intense light, can directly charge the capacitors in the projectiles with electricity via solar cells ( 12 ). Of course, the projectile cartridge 55 would then also have to be equipped with light guides 56, which transport the light to the projectile, or the projectile would also have to have light windows on the side for the energy supply. Technically, capacitor charging can also be achieved after firing, but you would then have to do it with a laser beam, by irradiating the projectile at the tail for a few milliseconds. The solar cell would also have to be able to respond quickly. But there are also numerous other methods to charge a capacitor in a projectile with electricity without contact. Induction methods could be used just as well. In that case, a small electromagnetic coil 57 would have to be installed on the projectile, which would be coupled to the capacitors 52 via an electronic current regulator 58 . Immediately before firing, as long as the projectile or the cartridge is still in the weapon magazine 59, its capacitor would be charged by electromagnetic waves using induction methods ( 13 ).
Es würde auch reichen, wenn einige Dauermagneten 60 im Waffen-Lauf 61 entlang eingebaut sind, die dann in die Spule 57 des Projektils 1 während es abgefeuert wird und in der Nähe ankommt, einen Strom induzieren. Zeitlich gesehen, wäre das sehr kurz, aber die daraus resultierende, bzw. induzierte elektrische Energie, ziemlich stark, weil die Geschwindigkeit, mit der das Projektil an Dauermagneten 60 vorbei sich bewegt, enorm hoch ist. Eine weitere Möglichkeit, um das Projektil aufzuladen wäre einfach in dem Projektil zwei kleine Elektroden 62 einzubauen, die wie zwei kleine rundum isolierte Punkte seitlich am Projektil gestaltet sind, die etwas tiefer eingesenkt sind, sodass die keinesfalls den Waffenlauf berühren. Zwei ausfahrbare oder durch kleine Feder gespannte Lade-Elektroden 63 in dem Waffenmagazin 59 oder Waffenlauf 61 könnten die Elektroden 62 des Projektils berühren, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird, und den Energie-Speicher des Projektils durch direkten Kontakt aufladen (14).It would also suffice if some permanent magnets 60 were installed along the gun barrel 61, which would then induce a current in the coil 57 of the projectile 1 as it is being fired and coming close. In terms of time, this would be very short, but the resulting, or induced, electrical energy would be quite strong because the speed at which the projectile moves past permanent magnet 60 is extremely high. Another way to charge the projectile would be to simply build two small electrodes 62 into the projectile, which are designed as two small insulated dots on the side of the projectile, which are sunken a little deeper so that they do not touch the gun barrel. Two extendable or small spring-loaded charging electrodes 63 in the weapon magazine 59 or weapon barrel 61 could touch the projectile's electrodes 62, thereby completing an electrical circuit, and charge the projectile's energy store by direct contact ( 14 ).
Das wichtigste ist aber, dass auch eine Entzündung eines starken Sprengsatzes 64 drin im Projektil mit der Laserstrahlen-Methode initiiert werden kann. Nähert sich z.B. das Geschoss 1 einem Panzer, können die Laserstrahlen, die es von hinten treffen einen sehr genauen Zündzeitpunkt steuern. Wird z.B. eine Zündung des Sprengsatzes am Projektil 38cm vor dem Aufprall auf die Panzerung eines Fahrzeugs-Typs erwünscht, dann kann das durch einen Laserentfernungsmesser 65 an der Waffe und der Laserstrahl-Steuerung 66, am Projektil-Heck-Fenstern sehr genau gesteuert werden. Bei einem anderen Panzer-Fahrzeug ist vielleicht optimal eine Zündung in 54cm Entfernung optimaler, was problemlos bei dieser Waffe einstellbar wäre. Durch eine Mikro-Controller-Einheit, Bildsensor und einer Datenbank kann eine automatische Zündung, abhängig von dem Fahrzeugtyp, das zerstört werden soll, eingeleitet werden. Man müsste nur das Fahrzeug anvisieren und die Waffe würde es automatisch erkennen und einen Zündzeitpunkt bei einer optimalen Projektil-Entfernung im Anflug initiieren.But the most important thing is that even a powerful explosive device 64 inside the projectile can be ignited using the laser beam method. For example, if projectile 1 approaches a tank, the laser beams hitting it from behind can control a very precise ignition timing. For example, if detonation of the explosive charge on the projectile 15 inches prior to impact with armor of a vehicle type is desired, then this can be very precisely controlled by a laser range finder 65 on the weapon and the laser beam controller 66 on the projectile rear window. With another armored vehicle, an ignition at a distance of 54 cm might be optimal, which could easily be adjusted with this weapon. Automatic ignition, depending on the type of vehicle to be destroyed, can be initiated by a micro-controller unit, image sensor and a database. One would only have to target the vehicle and the weapon would automatically recognize it and initiate a firing timing at an optimal projectile distance on approach.
Auch eine Zerstörung von ungepanzerten Fahrzeugen kann damit bewirkt werden, was bei herkömmlichen Projektilen in der Regel scheitern würde, aufgrund der „weichen“ Karosserie der ungepanzerten Fahrzeuge. Dagegen ein optimaler Zündzeitpunkt kann bei gepanzerten Fahrzeugen die Durchschlagskraft des Sprengsatzes optimieren.It can also be used to destroy unarmored vehicles, which would usually fail with conventional projectiles due to the "soft" body of unarmored vehicles. On the other hand, an optimal ignition point can optimize the penetrating power of the explosive device in armored vehicles.
Für die Lenkfunktion des Projektils, anstatt von Elektroventilen (Piezoventilen) und Steuer-Düsen am Geschoss, können im Umfang des Geschosses auch kleine Mini-Flügel / Lenk- oder Leit-Flügel 12 eingebaut werden, die erst dann kurz aufgeklappt werden, wenn eine Kurskorrektur notwendig ist. Diese Flügel können auch in Form von Steuerklappen 66 eingebaut werden. Die Bewegung der Steuerklappen kann durch Elektromagneten 67 oder auch Piezoelemente 68 veranlasst werden. Auch hier werden die Steuerklappen erst dann bewegt, wenn sie während der Rotation eine bestimmte Position erreicht haben, die notwendig ist, um die gewünschte Lenkrichtung zu erreichen. Zu erwähnen ist, dass die Polarisationsfenster mit mehreren Polarisator-Schichten ausgestattet werden müssen, weil sonst eine Steuerung nicht möglich ist. Die Düsen werden fehlerhaft pro Umdrehung zweimal diametral angesteuert, bzw. eingeschaltet werden. Jedesmal wenn z.B. in Position 8-10 Uhr eine der Düsen aktiviert wird, wird die gleiche Düse aufgrund der Durchlässigkeits-Eigenschaften des Polarisationsfilters ebenso diametral in Position 2-4 Uhr aktiviert, was die Lenkung des Projektils zunichte macht. Das Projektil wird dadurch nicht mehr gelenkt, sondern vielmehr in unerwünschte Vibrationen versetzt. Um das zu verhindern werden mehrerer Polarisationsschichten verwendet, die das Problem beheben. Somit wird nur einmal pro Umdrehung die Düse aktiviert. Weil die Laserenergie dadurch erheblich durch Filter absorbiert wird und nur ein sehr kleiner Teil davon die Düsensteuerung erreicht, kann das eine interne Energie-Quelle am Projektil erforderlich machen.For the steering function of the projectile, instead of electrovalves (piezo valves) and control nozzles on the projectile, small mini-wings / steering or guiding wings 12 can also be installed in the circumference of the projectile, which are only opened briefly when a course correction necessary is. These wings can also be installed in the form of control flaps 66. The movement of the control flaps can be caused by electromagnets 67 or piezoelectric elements 68 . Here, too, the control flaps are only moved when they have reached a specific position during rotation, which is necessary to achieve the desired steering direction. It should be mentioned that the polarization windows have to be equipped with several polarizer layers, otherwise control is not possible. The nozzles are erroneously actuated or switched on twice diametrically per revolution. For example, whenever one of the nozzles is activated at the 8-10 o'clock position, the same nozzle will also be activated diametrically at the 2-4 o'clock position due to the transmission properties of the polarizing filter, which defeats the guidance of the projectile. The projectile is no longer steered as a result, but instead is set in unwanted vibrations. To prevent this, several polarization layers are used, which solve the problem. Thus, the nozzle only turns once per revolution activated. Because the laser energy is then significantly absorbed by filters and only a very small portion of it reaches the nozzle controls, this may require an internal energy source on the projectile.
Das Problem kann allerdings auch anderweitig gelöst werden. Die 15 stellt eine elegante Lösung dieses Problems dar. Hier wird durch einen schnellen Bildsensor 69 und einem Linsen- oder Spiegel-System 70, das wie ein Fernglas oder Teleskop wirkt, das das Projektil in Visier nimmt und eine Visuelle-Darstellung davon auf dem Bildsensor projiziert. Der Bildsensor und das Linsen / Spiegel-System werden in die Waffe eingebaut. Weil bei der Polarisationsfilter-Methode der Laserstrahl zweimal während einer Rotation eindringen kann, z.B. zwischen 8 und 10 Uhr sowie nochmal perpendikular zu dem Bereich, also in den Bereich zwischen 2 und 4 Uhr, sind bei der Variante aus der 14 ein oder ein paar sehr kleine Lichtreflektoren 71 in Form kleiner Punkten am Projektil-Heck hilfreich, für die Erfassung der Rotationsbewegung des Projektils in Echtzeit und eine Lasersteuerung optimal zu konfigurieren. Durch kleine Spiegelflächen, die den Laserstrahl zurück zu Laserquelle werfen, kann eine Steuereinheit an der Waffe sehr genau erfassen, in welche Position die Lenk-Elemente während der Drehung des Projektils sich befinden. Die Steuereinheit kann aufgrund dessen den Laserstrahl schnell unterbrechen, wenn ein Element am Projektil, das die Lenkung verursacht, z.B. die diametrale Lage gegenüber der gewünschten Lage erreicht. Es reichen zwei solche Spiegelpunkte am Heck des Projektils, einzubauen. Eins in der Peripherie für die Drehpositions-Erfassung des Projektils und eins in der Mitte der Heckfläche, der als Referenzpunkt und auch als Leuchtspur-Funktion angebracht werden kann, sind ausreichend für eine Störungsfreie-Steuerung des Projektils. Um den Punktreflektor 72 in der Mitte, rotiert der andere herum, während das Projektil um seine Längsachse rotiert. Die Punkte bzw. die kleinen Spiegel können unterschiedliche Farben aufweisen, somit farbcodiert. Damit wäre die Intensität des zurückreflektierten Laserstrahls auf die Waffe, bzw. auf dem Bild-Sensor der Waffe unterschiedlich von Punkt zu Punkt. Eine Steuereinheit 73 kann anhand der Informationen des Bildsensors, anhand der Position des Peripherie-Reflektors und dem Referenzpunkt in der Mitte, schnell erkennen, wie die Dreh-Lage des Projektils ist. Die kleinen Spiegel-Punkte müssen aber immer bei jedem Projektil die gleichen Stellen markieren, z.B. dort wo die Schubkraft-Düsen oder Leitflügel sich befinden. Diese kleinen Spiegel-Punkte können die Polarisationsfilter ergänzen oder bei einer schnellen Steuerung der Laserstrahler diese komplett überflüssig machen. Anhand der Punkte, bzw. der Laserstrahlen, die davon zurückreflektiert werden, ermittelt die Steuereinheit über einem Linsen-System und einem Bildsensor schnell in Echtzeit wo die Düse sich befindet und kann diese durch die Lichtfenster am Heck des Projektils durch dementsprechenden Laserlichtfarbe einschalten. Wird z.B. der mittlere Spiegel-Punkt (ein kleiner runder Spiegel, der am Heck des Projektils mittig angebracht ist) als Referenzpunkt mit einem roten LichtFilter versehen, wird der zurückreflektierter Laserstrahl durch den Bildsensor an der Waffe als solches erfasst. Der andere Spiegel-Punkt (oder die anderen Punkte), die um das rote Spiegel-Punkt rotieren, werden für die Erfassung der Drehposition des Projektils benutzt (z.B. hier mit grüne Lichtfilter versehen). Obwohl das Projektil mit ca. 6000 UpM rotiert, kann ein schneller Bildsensor trotzdem eine gute Abtastung liefern (z.B. 800-5000 Abtastungen pro Sekunde), die ausreichend ist, um die Rotation des Projektils in Echtzeit zu erfassen. Natürlich gibt es Bildsensoren, die auch über eine Million Abtastungen pro Sekunde erledigen können, aber solche Leistungen braucht man hier nicht unbedingt. Für die Erfassung der Drehbewegungen des Projektils und die Markierung der Spiegel-Punkte kann ein weißes Licht verwendet werden, das durch einen Laser mit einem Lichtkonverter erzeugt wird. Solche Laserstrahler in Kombination mit einem Lichtkonverter werden häufig in wissenschaftliche Instrumente, Messtechnik und sogar in Fahrzeugtechnik verwendet. Dort wird diese Technik als Scheinwerfer benutzt. Ein Laserstrahler, der z.B. einen blauen Laserstrahl erzeugt, trifft auf einem Konverter, der den blauen Laserstrahl in weißes Licht umwandelt. Das Licht ist gut fokussierbar und kann für das Treffen des Projektils hier gut verwendet werden. Für die Lichtmarkierung des Projektils kann zwar, muss aber nicht ein Dauerstrahl abgegeben werden. Es reicht auch, wenn z.B. kurze Laser-Impulse in Millisekunden-Takt, synchronisiert mit der Aktivität des Bildsensors in Richtung des Projektils abgegeben werden. Jedesmal, wenn der Bildsensor aktiv ist und einen Strahl empfangen kann, wird der Impulsstrahl auch gesendet. Die zurückreflektierte Strahlen werden dann von dem Bildsensor empfangen und in eine Auswerteeinheit geleitet, bis zum nächsten Bildsensor-Aktivierung, die eine Millisekunde später erfolgt. Die Laser-Impulse können so kurz sein, dass diese für die Augen eines Betrachters nicht mehr wahrnehmbar sind. Ein optisches Vergrößerung-System vor dem Bildsensor kann die Erfassung enorm optimieren, auch bei kleinen Projektilen. Ein Linsen-System an der Waffe oder Gewölbte Spiegel-System, das ähnlich wie ein kleines Teleskop gebaut ist, das vor dem Bildsensor positioniert ist, vergrößert das Bild des Projektils und kann die Position der Spiegel-Punkte am Projektil genauer erfassen. Das optische Vergrößerung-System kann mit einer Zoom-Funktion ausgestattet werden, das elektromagnetisch funktioniert und sehr schnell ansprechbar ist. Dadurch wird gewährleistet, dass das Bild des Projektils möglichst gleich groß bleibt, auch wenn das Projektil von der Waffe sich schnell entfernt. Je weiter das Projektil sich von der Waffe entfernt, desto stärker wird das Zoom-System das Bild von ihm vergrößern. Die Zoom-Funktion kann durch eine Zeiterfassungs-Schaltung 74 gesteuert werden. Die durchschnittliche Geschwindigkeit des Projektils wird einprogrammiert und als Basis für die Zoom-Funktion-Berechnung benutzt. Z.B. bei einer Projektil-Geschwindigkeit von 1000m/s wird die Zoom-Funktion in 1500m doppelt so stark, wie in 750m Entfernung. Das bedeutet die Zoomfunktion müsste nach 1,5 Sekunden doppelt so stark sein, wie nach 0,75 Sekunden, nach dem Abfeuern des Projektils. Die Erfassung des Abfeuerns des Projektils kann mittels einfacher Sensor-Systeme am Waffenlauf oder an der Waffe selbst bewerkstelligt werden. Es gibt heutzutage schnell ansprechbare Erschütterungssensoren, Schallsensoren, IR-Sensoren 75 (für die Erfassung der Hitze des Mündungsfeuers der Waffe oder der erhitzen Luft vor dem Waffenlauf beim Abfeuern), die in Echtzeit einen Signal an eine Auswerteeinheit 76 abgeben können, sobald ein Projektil abgefeuert wird (16). Also es muss nicht unbedingt ein Schalter am Abzugsehebel der Waffe angebracht werden, weil das auch nicht sehr genau wäre. Die Sensor-Erfassungsmethoden sind viel schneller und sehr genau. Sobald ein Abschuss eines Projektils erfasst wird und das dementsprechende Signal an eine Auswerteeinheit gesendet wird, startet eine Mikrosekunden- oder Millisekunden Zeitzählung automatisch durch, die Daten über die Entfernung des Projektils in Echtzeit liefert. Diese Methode liefert zwar keine sehr genaue Informationen über die Entfernung des Projektils, weil kein einziges Projektil fliegt mit absolut der gleichen Geschwindigkeit wie das andere, aber eine absolute Genauigkeit ist hier für das Zoom-System auch nicht erforderlich. Man kann zusätzlich auch Entfernungsmesser 65, die mit Laserstrahl funktionieren an der Waffe einbauen, die dann sehr genaue Informationen über die Entfernung des Projektils in Echtzeit liefern, die wären aber sinnvoll in Waffen-Systeme einzubauen, bei denen das Projektil mit einem internen Sprengsatz ausgestattet ist, oder eine sehr genaue Lenkung des Projektils erreicht werden muss. Es gibt sogar solche Laser-Entfernungsmesser, die ein abgefeuertes Projektil alle paar Mikrometer abtasten können (technischer Stand 2018, zu sehen unter https://www.elektronik-informationen.de/optische-distanzmessung-mit-rekordgeschwindigkeit/150/23202/369555). Dazu wurden 100 Millionen Distanzwerte pro Sekunde aufgenommen. Für eine Sprengsatzzündung würde eine Abtastung von 100.000-mal pro Sekunde voll ausreichen. Das würde bedeuten, wenn ein Projektil mit 1000m/s fliegt, auf jede Zentimeter zurückgelegten Weges eine Abtastung erfolgt.However, the problem can also be solved in other ways. The 15 presents an elegant solution to this problem. Here, a fast image sensor 69 and a lens or mirror system 70, acting like binoculars or a telescope, take aim at the projectile and project a visual representation of it onto the image sensor. The image sensor and lens/mirror system are built into the weapon. Because with the polarization filter method the laser beam can penetrate twice during a rotation, eg between 8 and 10 o'clock and again perpendicular to the area, ie in the area between 2 and 4 o'clock, in the variant from the 14 one or a few very small light reflectors 71 in the form of small dots at the projectile tail helpful for the detection of the rotational movement of the projectile in real time and a laser control to be optimally configured. Small mirror surfaces that reflect the laser beam back to the laser source allow a control unit on the weapon to very precisely determine the position of the steering elements while the projectile is rotating. The control unit can therefore quickly interrupt the laser beam when an element on the projectile causing the guidance reaches, for example, the diametrical position opposite the desired position. It is enough to install two such mirror points at the rear of the projectile. One in the periphery for detecting the rotational position of the projectile and one in the middle of the tail surface, which can be attached as a reference point and also as a tracer function, are sufficient for trouble-free control of the projectile. Centered around the spot reflector 72, the other rotates around as the projectile rotates about its longitudinal axis. The points or the small mirrors can have different colors, thus color-coded. This would mean that the intensity of the laser beam reflected back onto the weapon or on the image sensor of the weapon would differ from point to point. A control unit 73 can use the information from the image sensor, the position of the peripheral reflector and the reference point in the center to quickly identify the rotational position of the projectile. However, the small mirror dots must always mark the same places for each projectile, for example where the thrust nozzles or guide vanes are located. These small mirror dots can supplement the polarization filters or make them completely superfluous for fast control of the laser emitters. Based on the points or the laser beams that are reflected back, the control unit uses a lens system and an image sensor to quickly determine in real time where the nozzle is located and can switch it on through the light window at the rear of the projectile using the corresponding laser light color. If, for example, the middle mirror point (a small round mirror attached to the rear of the projectile in the middle) is provided with a red light filter as a reference point, the reflected laser beam is recorded as such by the image sensor on the weapon. The other mirror point (or points) rotating around the red mirror point are used for detecting the rotational position of the projectile (e.g. provided with green light filters here). Although the projectile is rotating at approximately 6000 rpm, a fast image sensor can still provide a good sample (eg 800-5000 samples per second) sufficient to capture the rotation of the projectile in real time. Of course there are image sensors that can also do over a million scans per second, but you don't necessarily need such performance here. A white light generated by a laser with a light converter can be used to record the rotational movements of the projectile and to mark the mirror points. Such laser emitters in combination with a light converter are often used in scientific instruments, measurement technology and even in automotive technology. There, this technique is used as a headlight. A laser emitter that produces a blue laser beam, for example, hits a converter that converts the blue laser beam into white light. The light is easy to focus and can be used to hit the projectile here. A continuous beam can, but does not have to be emitted to mark the projectile with light. It is also sufficient if, for example, short laser impulses are emitted in millisecond cycles, synchronized with the activity of the image sensor in the direction of the projectile. Whenever the image sensor is active and able to receive a beam, the pulse beam is also transmitted. The beams reflected back are then received by the image sensor and routed to an evaluation unit until the next image sensor activation, which occurs one millisecond later. The laser pulses can be so short that they are no longer perceptible to the viewer's eyes. An optical magnification system in front of the image sensor can improve detection enormously, even with small projectiles. A lens system on the weapon, or Domed Mirror system, built similar to a small telescope positioned in front of the image sensor, enlarges the image of the projectile and can more accurately detect the position of the mirror points on the projectile. The optical magnification system can be equipped with a zoom function that works electromagnetically and is very quick to respond. This ensures that the image of the projectile remains as large as possible, even if the projectile moves away from the weapon quickly. The farther the projectile moves away from the weapon, the more the zoom system will magnify its image. The zoom function can be controlled by a timing circuit 74 . The average velocity of the projectile is programmed and used as the basis for the zoom function calculation. For example, with a projectile speed of 1000m/s, the zoom function is twice as strong at 1500m as at 750m. This means the zoom function should be twice as strong after 1.5 seconds as it is after 0.75 seconds after the projectile has been fired. The firing of the projectile can be detected by means of simple sensor systems on the weapon barrel or on the weapon itself. There are now rapidly responding shock sensors, sonic sensors, IR sensors 75 (for detecting the heat of the gun's muzzle flash or the heated air in front of the gun barrel when fired) that can send a real-time signal to an evaluation unit 76 as soon as a projectile is fired becomes ( 16 ). So it doesn't necessarily have to be a switch on the trigger of the gun, because that wouldn't be very accurate either. The sensor acquisition methods are much faster and very accurate. As soon as a launch of a projectile is detected and the corresponding signal is sent to an evaluation unit, a microsecond or millisecond timer starts automatically, providing real-time data on the distance of the projectile. While this method does not provide very accurate information about the distance of the projectile, because no single projectile flies at absolutely the same speed as the other, absolute accuracy is not required for the zoom system here either. In addition, range finders 65, which work with laser beams, can also be installed on the weapon, which then provide very precise information on the distance of the projectile in real time, but these would be useful in weapon systems where the projectile is equipped with an internal explosive device , or very precise guidance of the projectile must be achieved. There are even laser range finders that can scan a fired projectile every few micrometers (technical status 2018, see https://www.elektronik-information.de/optical-distant-measurement-with-record-speed/150/23202/369555 ). For this purpose, 100 million distance values per second were recorded. A sampling rate of 100,000 times per second would be fully sufficient for detonating an explosive device. This would mean that if a projectile flies at 1000m/s, a sample is taken for every centimeter of travel.
Die Erfassung der Drehbewegung des Projektils, das mit einem Drall versehen ist, erfolgt durch die Erfassung der Position des in der Peripherie des Projektil-Hecks angebrachten Spiegel-Punktes. Dieser Spiegel-Punkt soll die Düse, die am Projektil angebracht ist, markieren. Also, an der Stelle, wo sich dieser Spiegel-Punkt befindet, ist auch die Düse seitlich am Projektil eingebaut. Die Düse soll so angeordnet sein, dass sie das Projektil mit ihrer Schubkraft rechtwinklig von der Projektil-Bahn schieben soll. Will man das Projektil nach rechts lenken, dann wartet die Auswerteeinheit solange, bis durch die Drehung des Projektils der grüne Spiegel-Punkt nach links kommt (von dem Mittelpunkt aus gesehen - Position 8-10 Uhr). Sobald das geschehen ist und der Spiegel-Punkt die Position 8Uhr erreicht hat (bei einem Drall in Uhrzeigersinn), wird ein Laserstrahler aktiviert, der einen Laserstrahl in der Laserstrahlfarbe abgibt, die das Eindringen in einem Lichtfenster am Projektil zulässt, die für das Zünden eines Treibmittels (Treibladung) in einer Projektil-Kammer drin vorgesehen ist. Gleichzeitig wird ein Laserstrahl in eine andere Licht-Farbe abgegeben, der in einem anderen Lichtfenster eindringt, die diese Licht-Farbe auch zulässt, der das Öffnen eines Ventils bewirkt. Durch das Öffnen des Ventils strömt das gezündete Treibmittel / Treibladung durch eine seitlich eingebauter Düse heraus, das das Projektil mehr oder weniger nach rechts von der Flugbahn bringt. Sobald die Düse die Position 10Uhr (oder z.B. 09:15 Uhr) erreicht hat, wird das Ventil geschlossen und die Düse dadurch inaktiv. Das Ventil bleibt im geschlossenen Zustand, bis die Düse wieder die 8Uhr Position erreicht hat. Dann wird es erneut geöffnet und dem Projektil einen weiteren Schubimpuls geben. Das wird solange wiederholt, bis das Projektil in die gewünschte Flugbahn gebracht wird.The rotational movement of the projectile, which is provided with a spin, is detected by detecting the position of the mirror point located in the periphery of the projectile tail. This mirror dot is intended to mark the nozzle attached to the projectile. So, at the point where this mirror point is, the nozzle is also installed on the side of the projectile. The nozzle should be arranged in such a way that its thrust force should push the projectile off the projectile path at right angles. If you want to steer the projectile to the right, the evaluation unit waits until the green mirror point comes to the left as a result of the projectile turning (seen from the center point - position 8-10 o'clock). Once this is done and the mirror dot reaches the 8 o'clock position (on a clockwise spin), a laser emitter is activated, emitting a laser beam of a laser beam color that allows penetration of a light window on the projectile necessary for igniting a Propellant (propellant) is provided in a projectile chamber inside. At the same time, a laser beam is emitted in a different color of light, which penetrates into a different light window, which also allows this color of light, which causes a valve to open. By opening the valve, the ignited propellant / propellant flows out through a side-mounted nozzle, which brings the projectile more or less to the right of the trajectory. As soon as the nozzle has reached the 10 o'clock position (or e.g. 09:15 o'clock), the valve is closed and the nozzle is inactive. The valve remains closed until the nozzle returns to the 8 o'clock position. Then it will open again and give the projectile another thrust impulse. This is repeated until the projectile is placed in the desired trajectory.
Der Lenkvorgang kann manuell von dem Schützen oder automatisch gestartet. Eine manuelle Steuerung würde für etwas langsam fliegende Projektile Sinn machen. Zudem müssten diese Projektile während des Fluges durch ein optisches System für den Schützen sichtbar sein, am besten mit einer automatischen Zoom-Funktion, die mit der Entfernung des Projektils von der Waffe, es immer weiter vergrößert darstellt, für eine optimale Steuerung. Bei schnellen Projektilen oder für große Projektile, die aus z.B. einem Panzerfahrzeug abgegeben werden, ist eine automatische Zielansteuerung beim angepeilten Ziele unerlässlich. Solche Projektile erreichen sehr hohe Mündungs-Geschwindigkeiten (zw. 1000 und 3000m/s) und können manuell nicht optimal gesteuert werden, weil die Zeit von dem Abfeuern bis zum Ziel-Treffer sehr kurz ist.The steering process can be started manually by the shooter or automatically. Manual controls would make sense for somewhat slow-flying projectiles. In addition, these projectiles would need to be visible to the shooter during flight through an optical system, preferably with an automatic zoom function that would progressively enlarge the projectile as it moved away from the weapon, for optimal control. In the case of fast projectiles or large projectiles that are fired from an armored vehicle, for example, automatic aiming at the targeted target is essential. Such projectiles reach very high muzzle velocities (between 1000 and 3000m/s) and cannot be optimally controlled manually because the time from firing to hitting the target is very short.
Eine automatische Zielansteuerung kann durch die Bildsensor-Informationen an der Waffe veranlasst werden (17). Ein Laserstrahl 77 in IR-Bereich soll das Zielobjekt 16 in einem gebündelten Form, der wie ein Punkt oder Punktstrahl erscheint, anpeilen. Der teils reflektierter Laserstrahl von dem Zielobjekt, wird anhand des Punkstrahls auf dem Bildsensor 69 als Punkt erfasst. Ebenso der mittlere Spiegel-Punkt 72 am Projektil (in unsere Ausführung hier mit rotem Laserstrahl bestrahlt), wird als Punkt von dem Bildsensor erfasst. Eine Auswerteeinheit 76 überwacht, ob die beiden Lichtpunkte auf dem Bildsensor sich nähern, übereinander liegen oder sich von einander entfernen, und steuert die Laserstrahler, die das Projektil ablenken sollen, so an, dass die beiden Punkte sich nähern und nicht auseinander gehen. Insbesondere liegt der Schwerpunkt darin, die seitlichen Abweichungen zu korrigieren. Zu erwähnen ist, dass je nachdem in welche Richtung das Projektil sich um seine Längsachse dreht, auch eine leichte Abweichung von der Flugbahn durch den Magnus-Effekt bestimmt wird. Der Magnus-Effekt wird bei Drall-Stabilisierten Projektilen durch ein Programm, das die Auswerteeinheit steuert, mitberücksichtigt.Automatic targeting can be triggered by the image sensor information on the weapon ( 17 ). A laser beam 77 in the IR range is intended to aim at the target object 16 in a focused form which appears as a point or spot beam. The partially reflected laser beam from the target object is detected by the spot beam on the image sensor 69 as a spot. Likewise the middle one Mirror point 72 on the projectile (in our version irradiated here with a red laser beam) is recorded as a point by the image sensor. An evaluation unit 76 monitors whether the two points of light on the image sensor are approaching, lying one above the other, or moving away from one another, and controls the laser emitters, which are intended to deflect the projectile, in such a way that the two points are approaching and not diverging. In particular, the focus is on correcting the lateral deviations. It should be mentioned that depending on the direction in which the projectile rotates around its longitudinal axis, a slight deviation from the trajectory is also determined by the Magnus effect. The Magnus effect is taken into account for spin-stabilized projectiles by a program that controls the evaluation unit.
Auf der 18 ist eine Ausführung bei nichtdrehenden Geschossen dargestellt worden. Die Lichtleiter, die mit den Fenstern gekoppelt sind, leiten die Laserstrahlen bis zu einem Sensor weiter, der z.B. ein Photosensor oder eine Photodiode 78 sein kann. Photodioden sind sehr günstig in der Herstellung und sehr robust, bzw. unempfindlich gegen starke Beschleunigung oder Erschütterungen. Zudem haben sie eine sehr kurze Ansprechzeit (schnelle Photodioden sogar im Nanosekunden Bereich). Wenn z.B. ein angepeiltes Ziel, sich plötzlich in Bewegung und darauf abgefeuertes Geschoss schon Unterwegs ist, müsste man eine Kurskorrektur des gerade abgefeuerten Geschosses durchführen, um erfolgreich treffen zu können. Hat sich z.B. das Ziel nach links bewegt, dann müsste das Geschoss ebenso in der Richtung abgelenkt werden. Bei Geschossen, die sich um die eigene Längsachse nicht drehen, ist die Sache einfacher. Solche Geschosse weisen in der Regel Leitwerke auf (in Form von kleinen Flügeln am Heck), die den Flug stabilisieren und die Flugeigenschaften optimieren. Die kleinen Flügel 79 sollen beweglich und steuerbar gebaut werden. Die Bewegung der Flügel und deren Steuerung kann durch elektrische Aktuatoren (Aktoren), z.B. Piezoelemente 80 oder Elektromagnet-Komponenten erreicht werden. Alle Elemente sollen kurze Ansprechzeiten haben, weil das Projektil oder Geschoss recht schnell Unterwegs ist (meist mit der Überschallgeschwindigkeit). Sobald das Zielobjekt sich nach links bewegt hat, wird eine Kurskorrektur am Geschoss veranlasst. In dem Fall wird ein roter Laserstrahl auf das Geschoss treffen, der in das dementsprechende Fenster eindringt und den Sensor oder die Photodiode trifft, die mit der Steuerung der Vertikal-Flügel gekoppelt ist. Drehen sich die Vertikalflügel leicht nach rechts, dann fliegt das Geschoss nach links. Bewegt sich das Zielobjekt nach rechts, dann wird auf das Geschoss z.B. ein grüner Laserstrahl geworfen, der in das Fenster, das mit Lichtfilter versehen ist, der nur grünes Licht durchlässt, eindringen kann. Die vertikalen Leitflügel des Geschosses werden dann nach links geschwenkt und somit das Geschoss auf das angepeilte Objekt trifft. Auch die Flughöhe des Projektils kann auf diese Weise gesteuert werden. Z.B. je ein gelber und Türkises Laserstrahl kann die horizontalen Leitflügel steuern. Ein IR-Laserstrahl kann die Zündung eines Sprengsatzes im Projektil oder Geschoss rechtzeitig initiieren. Die Steuerung der Laserstrahlen kann zwar durch manuelle Ein- und Ausschaltung der bestimmte Laser erfolgen, eine automatische Steuerung ist jedoch empfehlenswert. Ein optisches- oder Laserscanner-System kann die Position des angepeilten Objekts erfassen und bei jeder Positionsänderung die dementsprechenden Laserstrahlen an der Waffe für eine Kurskorrektur des Geschosses aktivieren.On the 18 an embodiment with non-rotating projectiles has been shown. The light guides, which are coupled to the windows, transmit the laser beams to a sensor, which can be a photosensor or a photodiode 78, for example. Photodiodes are very cheap to manufacture and very robust, or insensitive to strong acceleration or shocks. In addition, they have a very short response time (fast photodiodes even in the nanosecond range). For example, if a targeted target suddenly moves and a missile fired at it is already on its way, you would need to course correct the missile just fired in order to successfully hit it. For example, if the target has moved to the left, the missile would have to be deflected in that direction as well. With projectiles that do not rotate around their own longitudinal axis, things are simpler. Such projectiles usually have fins (in the form of small wings at the tail) that stabilize flight and optimize flight characteristics. The small wings 79 should be built movable and controllable. The movement of the wings and their control can be achieved by electrical actuators (actuators), such as piezo elements 80 or electromagnet components. All elements should have short response times because the projectile or bullet is traveling quite quickly (usually at supersonic speed). Once the target has moved to the left, a course correction will be initiated on the missile. In this case, a red laser beam will hit the projectile, penetrating the corresponding window and hitting the sensor or photodiode coupled to the vertical vane control. If the vertical wings rotate slightly to the right, the projectile flies to the left. If the target moves to the right, then a green laser beam, for example, is thrown at the projectile, which can penetrate the window, which is equipped with a light filter that only lets through green light. The missile's vertical fins are then pivoted to the left, allowing the missile to hit the targeted object. The flight altitude of the projectile can also be controlled in this way. For example, a yellow and a turquoise laser beam can control the horizontal vanes. An IR laser beam can timely initiate the detonation of an explosive device in the projectile or missile. While control of the laser beams can be accomplished by manually turning specific lasers on and off, automatic control is recommended. An optical or laser scanner system can detect the position of the targeted object and activate the corresponding laser beams on the weapon for a course correction with every change in position.
Die Variante aus der 19 zeigt ein Geschoss mit einem Rotations-Kern (drehbaren Kern) 30 auf, der ummantelt sich im Inneren des Geschosses 1 befindet und technisch gelagert ist. Der Kern 30 kann ähnlich wie der Rotor eines Elektromotors gebaut werden oder einfach aus einem zylindrisch geformten Dauermagneten 81 bestehen, und wird im Gegensatz zu einige bekannte Vorrichtungen ähnlicher Bauart, nicht durch die expandierenden Treibmittel- / Treibladung-Gase im Abschussrohr (Waffenlauf) 61 der Waffe 5, sondern durch in das Waffen-Abschussrohr 61 eingebauten Elektromagneten 82 in Drehung gebracht, solange das Projektil sich noch im Rohr im Ruhezustand befindet. Unmittelbar vor dem Abschuss werden die Elektromagneten eingeschaltet, die den Kern des Projektils zum Drehen bringen. Eine schnelle Drehung wird durch die Elektromagneten erreicht, die das Magnetfeld des Kerns in Rotation versetzen. Je nach Stromstärke kann das Projektil in Sekundenbruchteile die maximale Drehgeschwindigkeit erreichen oder auch einige Sekunden dauern. Diese Variante hat viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden. Das Verwirbeln der Luft wird durch die neue Methode sich in Grenzen halten, auch weil die Außenhülle 83 des Projektils sich nicht mehr um seine eigene Längsachse 39 drehen muss. Die Außenhaut des Projektils dreht sich nicht, lediglich der Kern des Projektils rotiert in Längsachse des Projektils, und das sehr schnell. Somit fehlt der Magnus-Effekt komplett, der verantwortlich für eine Abweichung des Projektils nach rechts oder links ist (je nach Drall-Richtung des Projektils). Auf diese Weise wird die Fluglage des Projektils stets stabil und seine Längsachse dauerhaft die Flugrichtung beibehalten. Für die Flugstabilisierung sind in diesem Fall keine Flügel notwendig. Die Trefferquote ist bei diesem Projektil noch höher als bei herkömmlichen Methoden. Es ist bekannt dass ein Projektil mit einer sehr hohen Geschwindigkeit abgefeuert wird. Die Geschwindigkeit variiert je nach dem welche Kanonenart verwendet wird. Es kann mit mehreren 100m pro Sekunde bis zu mehrere Kilometer pro Sekunde abgefeuert werden. Eine Waffe anderer Art, die keine Treibladung sondern Strom für die Beschleunigung eines Projektils verwendet, kann weitgehend höhere Projektil-Geschwindigkeiten erreichen. Z.B. mit Railgun abgegebene Projektile können bis zu 20km/s schnell werden. Einmal abgefeuert kann man leider die Flugrichtung dieses Projektils nicht mehr ändern. Auch hier könnten die Lösungen aus der Erfindung eingesetzt werden.The variant from the 19 shows a bullet with a rotation core (rotatable core) 30, which is encased inside the bullet 1 and is technically stored. The core 30 can be constructed similar to the rotor of an electric motor or simply consist of a cylindrically shaped permanent magnet 81 and, unlike some known devices of similar construction, is not driven by the expanding propellant/propellant gases in the launch tube (gun barrel) 61 of the Weapon 5, but brought into rotation by the electromagnet 82 built into the weapon launch tube 61, as long as the projectile is still in the tube at rest. Just before launch, the electromagnets are turned on, causing the core of the projectile to rotate. Rapid rotation is achieved by the electromagnets, which cause the core's magnetic field to rotate. Depending on the current, the projectile can reach its maximum rotation speed in fractions of a second or it can take a few seconds. This variant has many advantages over conventional methods. The turbulence of the air is kept within limits by the new method, also because the outer casing 83 of the projectile no longer has to rotate about its own longitudinal axis 39. The shell of the projectile does not rotate, only the core of the projectile rotates in the longitudinal axis of the projectile, and very quickly. Thus, the Magnus effect, which is responsible for a deviation of the projectile to the right or left (depending on the spin direction of the projectile), is completely missing. In this way, the flight attitude of the projectile is always stable and its longitudinal axis is permanently maintained in the direction of flight. In this case, no wings are required for flight stabilization. The hit rate with this projectile is even higher than with conventional methods. A projectile is known to be fired at a very high velocity. The speed varies depending on which type of cannon is used. It can be fired at several 100m per second up to several kilometers per second. One Other types of weapons that use electricity to accelerate a projectile rather than a propellant can achieve significantly higher projectile velocities. For example, projectiles fired from a railgun can reach speeds of up to 20km/s. Unfortunately, once fired, you cannot change the direction of flight of this projectile. The solutions from the invention could also be used here.
Eine andere Variante besteht aus einem Geschoss, dessen Außenhaut 83 durch Laserstrahlen, von innen aus gesteuert, verformt werden kann ( 20). Eine Verformung entstehen zu lassen gibt es zahlreiche Methoden. Heutzutage werden oft elektroaktive Kunststoffe eingesetzt, die durch angelegte Spannung sich verkürzen oder verlängern können. Unter einer flexiblen Hülle angelegt, bewirken sie eine Verformung, die in Form von Dellen oder Falten erscheint. Die Verformung hält nur solange, wie der Laserstrahl einen Aktuator im Inneren des Projektils trifft bzw. aktiviert. Als Aktuatoren für solche Zwecke können auch im Projektil schnell ansprechbare Bimetall-Elemente 84, Elektroaktive-Kunststoffe oder PiezoElemente 85 dienen. Insbesondere eignet sich diese Methode bei Projektilen ohne Drall. In solchen Fällen wird eine kleine Falte, oder eine kleine Hügel, Erhebung, oder eine raue Fläche z.B. links am Projektil seitlich erzeugt, die einen Luftwiderstand auf der Seite erhöht, sobald das demensprechendes Lichtfenster mit einem Laserstrahl getroffen wird. Das würde das Projektil nach links drehen. Um die neue Flugrichtung dann auch zu behalten, müsste das Projektil mit kleinen Leitflügeln ausgestattet werden.Another variant consists of a projectile whose outer skin 83 can be deformed by laser beams controlled from the inside ( 20 ). There are numerous methods of creating a deformation. Today, electroactive plastics are often used, which can shorten or lengthen when voltage is applied. Placed under a flexible cover, they cause deformation that appears in the form of dents or folds. The deformation only lasts as long as the laser beam hits or activates an actuator inside the projectile. Bimetallic elements 84, electroactive plastics or piezoelectric elements 85 that can be addressed quickly in the projectile can also be used as actuators for such purposes. This method is particularly suitable for projectiles without spin. In such cases, a small wrinkle, or a small mound, bump, or rough surface eg on the left side of the projectile is created, which increases a drag on the side as soon as the corresponding light window is hit with a laser beam. That would turn the projectile to the left. In order to then keep the new flight direction, the projectile would have to be equipped with small guide vanes.
Bei alle diesen Varianten, kann zwar eine kleine Energie-Quelle am Geschoss eingebaut werden, ist aber nicht bei alle Varianten unbedingt notwendig. Der intensive, eindringende Laserstrahl kann die dafür notwendige Energie liefern - entweder als Hitze oder als Initial-Zünder für kleine proportionierte und voneinander getrennte (isolierte) Treibladungen im Geschoss drin.With all of these variants, a small energy source can be installed on the projectile, but it is not absolutely necessary for all variants. The intense, penetrating laser beam can provide the necessary energy - either as heat or as an initial detonator for small, proportioned and separate (insulated) propellant charges inside the projectile.
Auf der 21 ist ein Geschoss oder Projektil dargestellt, das mit mehreren Fenstern ausgestattet ist, die das Eindringen von Laserstrahlen erlauben. Im Projektil sind auch Schubkraft-Düsen eingebaut, die die Flugrichtung oder die Reichweite des Projektils ändern können. Die Düsen können so eingebaut werden, dass eine Düsensteuerung über ElektroVentile möglich ist. Einmal gestartet, könnte in eine Kammer in das Projektil drin, ein Gasgenerator oder eine Inhalt in Form von Treibstoff, Zündstoff oder Brennstoff, gezündet werden und heiße Gas-Strahlen aus dem Projektil, gesteuert, durch die Düsen abgeleitet werden. Auch kleine Leit-Flügel würden die Lenkung unterstützen und die Präzision erhöhen. Die Flügel können schwenkbar oder aufklappbar eingebaut werden.On the 21 a missile or projectile is shown equipped with multiple windows allowing penetration of laser beams. The projectile also has thrusters built into it that can change the direction of flight or the range of the projectile. The nozzles can be installed in such a way that nozzle control via electric valves is possible. Once launched, in a chamber within the projectile, a gas generator or contents in the form of propellant, primer or fuel could be ignited and hot jets of gas discharged from the projectile, controlled through the nozzles. Small guide vanes would also support steering and increase precision. The wings can be pivoted or hinged.
Die Variante wie in der 22 dargestellt ist, weißt eine oder mehrere optische Fenstern auf, sowie eine oder mehrere Schubdüsen die in den Körper des Projektils eingebaut worden sind. In dem Kern des Projektils befindet sich ein Treibstoff (kann auch Raketen-Treibstoff oder Brenn-Feststoff sein) das mithilfe eines Laserstrahl gezündet werden kann. Die optischen Fenster sind mit Licht-Filtern versehen, die mit Farbcodierung versehen sind, wobei jedes Fenster 3 nur für bestimmte Lichtfarben empfänglich ist. Theoretisch kann man auch Polarisationsfilter verwenden, allerdings dürften sich in diesem Fall die Fenster sich nicht mehr rotieren. Die Farbfilter sind in diesem Fall optimal, weil dadurch mehrere Vorgänge gesteuert werden können. Jedes Fenster ist mit je einem Lichtleiter 9 verbunden, der bis zu einem Brennstoff-Kamer 11 führt. Praktisch sieht die Sache so aus: sobald das Projektil abgefeuert wird und eine Ziel Bewegung festgestellt wird, wobei die Bewegungsrichtung des Ziels unvorhersehbar war, ein kurzer Laserstrahl Impuls abgegeben wird, der das Lichtfenster des Projektils trifft. Der Laserstrahl dringt durch das Fenster ein und wird durch den Lichtleiter bis zu der bestimmte Brennkammer 11 geleitet, wobei eine Zündung des Brennstoffs (oder einer Treibladung) verursacht wird. Die richtige Kammer wird durch die Farbfilter (Lichtfilter bzw. Laserfilter / Laserschutzfilter) erreicht. Ein blauer Filter wird kaum rotes Licht durchlassen. Blaues Licht aber wird dadurch nahezu ungehindert durchdringen. Ein blauer Laserstrahl soll z. B. das rechte Kammer und ein rotes das Linke Kamer erreichen. Man kann auch z. B. grünen Laserstrahl verwenden, um die Flughöhe des Projektils zu beeinflussen. Technisch ist sogar machbar, Schub-Düsen 86 am Heck 2 des Projektils einzubauen, die auch als Antrieb für die Fortbewegung des Projektils dienen können, die jederzeit durch Laserstrahlen aktivierbar sind. Damit werden die Reichweite eines Projektils und die Durchschlagskraft deutlich höher. Insbesondere eine Zündung einer Ladung im Projektil kann durch Laserstrahlen leicht initiiert werden.The variant as in the 22 has one or more optical windows and one or more thrusters built into the body of the projectile. In the core of the projectile is a propellant (can also be rocket propellant or combustible solid) that can be ignited using a laser beam. The optical windows are provided with light filters which are colour-coded, each window 3 being only receptive to certain colors of light. Theoretically, you can also use polarization filters, but in this case the windows should no longer rotate. The color filters are optimal in this case, because they can be used to control several processes. Each window is connected to a light guide 9 that leads to a fuel chamber 11 . In practice, as soon as the projectile is fired and a target movement is detected, where the target's direction of movement was unpredictable, a short pulse of laser beam is emitted that hits the projectile's light window. The laser beam enters through the window and is guided by the light guide to the designated combustion chamber 11, causing the fuel (or a propellant) to ignite. The right chamber is achieved by the color filter (light filter or laser filter / laser protection filter). A blue filter will hardly let any red light through. Blue light, however, will penetrate almost unhindered. A blue laser beam should z. B. reach the right chamber and a red one the left chamber. You can also z. B. Use green laser beam to influence the flight altitude of the projectile. Technically it is even feasible to install thrust nozzles 86 at the rear 2 of the projectile, which can also serve as a drive for the projectile's movement, which can be activated at any time by laser beams. This significantly increases the range of a projectile and the penetrating power. In particular, an ignition of a charge in the projectile can easily be initiated by laser beams.
Für einfache Steuerung von nur wenigen Funktionen, können die Lichtfenster in Form von konzentrischen Kreisen / Ringen 14 am Heck des Projektils eingebaut werden. Somit unabhängig davon wie der Laserstrahl trifft, es wird in das bestimmte Farbcodiertes Fenster eindringen und einen Vorgang drin auslösen (23).For easy control of just a few functions, the light windows in the form of concentric circles/rings 14 can be installed at the rear of the projectile. Thus, no matter how the laser beam hits, it will enter the specific color-coded window and trigger an event inside ( 23 ).
Auf der 24 ist eine Variante dargestellt worden, wobei am Heck des Projektils ein kleiner Reflektor in Form eines Kegels 87 mit der Spitze nach hinten eingebaut ist, der die Laserstrahlen, die von Hinten das Projektil am Heck treffen seitlich in die Umgebung reflektiert. Auf der 24 b ist eine weitere Ausführung dargestellt worden, wobei der Kegel in dem Heck des Projektils etwas versenkt ist und die auf dem Kegel treffenden Laserstrahlen auf eine Innenwand einer Ummantelung 88 reflektiert. Diese Ummantelung weist Lichtsensoren oder Lichtleiter 9 oder LichtablenkElemente auf, die dann die Laserstrahlen ins inneren des Projektils leiten.On the 24 a variant has been shown, wherein at the rear of the projectile a small reflector in the form of a cone 87 is installed with the tip to the rear, which reflects the laser beams, which hit the projectile at the rear from behind, laterally into the environment. On the 24 b is a Another embodiment has been shown with the cone being somewhat recessed in the tail of the projectile and reflecting the laser beams striking the cone onto an inner wall of a shroud 88. This casing has light sensors or light guides 9 or light deflection elements, which then guide the laser beams into the interior of the projectile.
In der 25 ist eine ähnliche Variante, die vorherige, lediglich hier ist anstatt eines Kegels, eine kleine Pyramide 89 oder Pyramiden-Stumpf als Reflektor eingebaut, dessen Flächen die Laserstrahlen dann seitlich auf einer Ummantelung reflektieren. Die Reflektor- / Spiegel-Flächen der Pyramide können Farbcodiert sein, bzw. mit jeweils einer bestimmten Farbe versehen sein. Die Farbe des Reflektors absorbiert nur bedingt die Lichtstrahlen, bzw. die Laserstrahlen in der gleichen Farbe reflektiert sie relativ gut, während die Laserstrahlen in anderen Lichtfarben nur sehr wenig reflektiert. Z.B. eine blaue Spiegelfläche wird einen blauen Laserstrahl relativ gut reflektieren, während ein rotes Laserstrahl nur wenig (vergleichbar mit farbcodierte Lichtfenstern). Bei einem Pyramidenstumpf als Reflektor kann die Stumpffläche 90 mit einem kleinen Reflektor 91, der als Leuchtspur-Funktion benutzte werden kann, versehen. Der kleine Reflektor kann in Form einer sehr leicht gewölbten Spiegel oder Spiegelfläche gebaut werden. Dieser Spiegel wirft die Laserstrahlen nach hinten zum Schützen. Der Spiegel kann auch als Referenz-Punkt für einen Laserstrahlerfassungs-System an der Waffe benutzt werden. Auch ein Ring-Reflektor 92 am Heck des Projektils kann für die Leuchtspur-Funktion benutzt werden.In the 25 is a similar variant to the previous one, but instead of a cone, a small pyramid 89 or truncated pyramid is installed as a reflector, the surfaces of which then reflect the laser beams laterally on a casing. The reflector/mirror surfaces of the pyramid can be color-coded or each have a specific color. The color of the reflector only partially absorbs the light beams, i.e. it reflects the laser beams of the same color relatively well, while the laser beams of other light colors reflect only very little. For example, a blue mirror surface will reflect a blue laser beam relatively well, while a red laser beam only slightly (comparable to color-coded light windows). With a truncated pyramid as a reflector, the truncated surface 90 can be provided with a small reflector 91 which can be used as a tracer function. The small reflector can be built in the form of a very slightly curved mirror or mirror surface. This mirror throws the laser beams backwards towards the shooter. The mirror can also be used as a reference point for a laser beam detection system on the weapon. A ring reflector 92 at the rear of the projectile can also be used for the tracer function.
Bei Düsen-Aktivierung ist auch die Fliehkraft des Dralls des Projektils als Impulskraft für die Düsen berücksichtigen. Durch die starke Fliehkraft bei drallstabilisierten Projektilen ist die Strömungsgeschwindigkeit der aus der Düse expandierenden Gase höher als im Ruhezustand (bzw. bei Projektilen ohne Drall). Die Fliehkraft des Projektils kann auch für das Sprühen einer Chemikalie (z.B. Betäubungsmittel), gesteuert durch Laserstrahlen hinten am Heck des Projektils, benutzt werden (26). Die Fliehkraft alleine wäre eigentlich ausreichend, um das Sprühen von Chemikalien bei drallstabilisierte Projektile zu ermöglichen. Mit der Chemikalie sind z.B. Tränengase, Aerosole oder sichterschwerende Nebel gemeint, die in Form eines Aerosol-Strahls 127 abgegeben wird.In the case of nozzle activation, the centrifugal force of the projectile's spin must also be taken into account as the impulse force for the nozzles. Due to the strong centrifugal force in spin-stabilized projectiles, the flow rate of the gases expanding out of the nozzle is higher than in the idle state (or in the case of projectiles without spin). The centrifugal force of the projectile can also be used to spray a chemical (e.g. anesthetic) controlled by laser beams at the rear of the projectile ( 26 ). The centrifugal force alone would actually be sufficient to enable the spraying of chemicals with spin-stabilized projectiles. The chemical means, for example, tear gases, aerosols or mists that weigh down the view, which are emitted in the form of an aerosol jet 127 .
Das Waffensystem kann zwar auch für mobile Waffen-Systeme eingesetzt werden, aber für stationäre oder zum Zeitpunkt des Abfeuerns still stehende Waffen-Systeme ist es optimal geeignet. Für mobile Waffen-Systeme, wie z.B. Panzer-Fahrzeuge oder Kampf-Flugzeuge / Hubschrauber kann das System zwar eingesetzt werden, müsste allerdings mit einem Laserstrahl-Nachführ-System ausgestattet werden, dass den steuernden Laserstrahl auf das Projektil stets gerichtet hält. Solche Nachführ-System sind nicht schwer zu konstruieren. Es gibt sogar einige solche Systeme, die schon in Gebrauch sind, die einen Laserstrahl stets auf einem Objekt richten, auch wenn die Laserstrahl-Quelle sich in Bewegung befindet. Ein solches System funktioniert über Spiegel-Ablenk-Elemente, die den Laserstrahl der Laserquelle in jede Richtung ablenken können. Die Spiegel-Ablenk-Elemente sind schnell ansprechbar und werden durch eine elektronische Steuerung gesteuert.Although the weapon system can also be used for mobile weapon systems, it is optimally suited for stationary weapon systems or weapon systems that are stationary at the time of firing. The system can be used for mobile weapon systems, such as armored vehicles or combat aircraft / helicopters, but would have to be equipped with a laser beam tracking system that keeps the controlling laser beam aimed at the projectile at all times. Such tracking systems are not difficult to construct. There are even some such systems already in use that always aim a laser beam on an object even when the laser beam source is in motion. Such a system works using mirror deflection elements that can deflect the laser beam from the laser source in any direction. The mirror deflection elements are quickly responsive and controlled by an electronic controller.
Eine weitere Variante, die hier beschrieben wird und die für mobile Waffen-Systeme geeignet ist, die beim Abfeuern schon in Bewegung sind, lenkt den Laserstrahler 6 selbst so, dass dessen Laserstrahl 7 stets das Projektil 1 trifft. Hier wird der Laserstrahler in einem einfachem Gelenk oder eine Kardanaufhängung 93 (27) oder in einem Kugel-Gelenk 94 (28) eingebaut. Der Laserstrahler wird durch Elektromagneten bewegt, bzw. in die richtige Richtung geschwenkt. Bei der Kugel-Gelenk-Variante wird die Kugel 95 in eine Kugelpfanne 96 durch in die Kugel eingebaute Dauermagneten 97 und in die Kugelpfanne eingebaute Elektromagnetspulen 98 über eine Magnetfeldwechselwirkung bewegt.A further variant which is described here and which is suitable for mobile weapon systems which are already in motion when fired directs the laser emitter 6 itself in such a way that its laser beam 7 always hits the projectile 1 . Here the laser emitter is mounted in a simple joint or gimbal 93 ( 27 ) or in a ball joint 94 ( 28 ) built-in. The laser emitter is moved by electromagnets or pivoted in the right direction. In the ball-joint variant, the ball 95 is moved into a ball socket 96 by permanent magnets 97 built into the ball and electromagnetic coils 98 built into the ball socket via a magnetic field interaction.
Der Laserstrahler 6 muss nicht großartig hin und her geschwenkt werden. Im Prinzip würde es vollkommen ausreichen, den Laserstrahler an einem Ende, das Richtung Waffe zeigt, mit einem Gelenk oder flexiblen Teil 99 (z.B. Gummi-Teil oder Feder) mit der Waffe zu verbinden und das andere Ende, das in Richtung des Projektils zeigt, mit zwei Aktuatoren (Aktoren) 8 gekoppelt wird, wobei einer senkrechte und der andere waagerechte Bewegungen an dem Laserstrahler-Ende durchführt (29). Die Schwenkgrad des Laserstrahlers sollte maximal ca. 20° betragen. Mehr braucht man nicht. Damit ist der Winkel gemeint, der zwischen dem Laserstrahl und der Längsachsen-Linie des Projektils, in der das Projektil anfangs beim Abfeuern sich befindet. Der Laserstrahler 6 kann über oder unter dem Waffen-Lauf eingebaut werden.The laser emitter 6 does not have to be swiveled back and forth to any great extent. In principle it would be perfectly sufficient to connect the laser emitter to the weapon at one end pointing in the direction of the weapon with a joint or flexible part 99 (e.g. rubber part or spring) and the other end pointing in the direction of the projectile is coupled to two actuators (actuators) 8, one performing vertical and the other horizontal movements at the laser emitter end ( 29 ). The degree of swiveling of the laser emitter should be a maximum of approx. 20°. That's all you need. By this is meant the angle formed between the laser beam and the projectile's long axis line at which the projectile is initially located when fired. The laser emitter 6 can be installed above or below the weapon barrel.
Das Erfassen des abgefeuerten Projektils durch die Waffe, erfolgt über verschiedene, herkömmliche Erfassungs-Systeme (Video-Systeme, optische oder IR-Sensor-Systeme, Radar-Systeme, etc.), die oft sowohl in der Zivil-, als auch Militär-Technik eingesetzt werden.The fired projectile is detected by the weapon using various conventional detection systems (video systems, optical or IR sensor systems, radar systems, etc.), which are often used in both civil and military technology are used.
Auf der 30 ist ein System dargestellt worden, bei dem ein Mittelpunkt-Reflektor 49 am Heck des Projektils oder der Rakete als Orientierungspunkt für das Waffen-System dient. Durch eine optische Vergrößerung-Technik, die ähnlich wie ein Teleskop oder Fernglass funktioniert, wird stets durch eine Überwachungstechnik, z.B. in Form eines Bildsensors 69 und einer Steuerung 10 dazu, der kleine Reflektor „im Auge“ behalten. Ein Laserstrahl, der von der Waffe abgegeben wird und der stets den Reflektor am Projektil trifft, wird teilweise zurückgeworfen und von dem Waffen-System erfasst. Das optische Vergrößerung-System sollte auch hier mit einer elektrisch angetriebenen Zoom-Funktion ausgestattet werden, das dynamisch gesteuert wird. Die Zoom-Funktion sollte auf ähnlicher Weise, wie vorher beschrieben gesteuert werden: wenn das Projektil abgefeuert wird (gerade als es den Waffenlauf verlässt), dann befindet sich die Zoom-Funktion auf null oder sogar auf negative Werte. Weil das Projektil sehr nah an der Waffe sich befindet, bedarf es keine optische Vergrößerung, um es von dem Bildsensoren erfasst zu können (das anvisierte Projektil wird dabei kleiner als es ist dargestellt). Nach 20 Millisekunden, befindet sich das Projektil ca. 20m von der Waffe entfernt und erst dann könnte z.B. die stufenlose (oder stufenweise) Zoom-Funktion eingeschaltet werden. Nach 40 Millisekunden wird die Zoom-Funktion das Projektil zweifach vergrößern, damit es für den Bildsensor gleich groß erscheint, wie in einer halb so großen Entfernung. Nach 60 Millisekunden wird die dreifache Vergrößerung angestrebt und so weiter. Natürlich kann eine Vergrößerung nicht unendlich erfolgen, aber eine Vergrößerung von 50-150mal kann mit optischen Mitteln (Spiegel oder Linsen-Systeme) bewerkstelligt werden. Auch die Vergrößerungs-Rate kann etwas länger gewählt werden, z.B. statt alle 20, alle 30 Millisekunden eine Vergrößerung bewerkstelligt (eine einfache Vergrößerung, jedesmal und alle 30mS). Durch die optische Vergrößerung wird der Mittelpunkt Reflektor am Projektil, ebenso die außerhalb befindlicher Elemente und deren Rotation um den Mittelpunkt genau erfasst. Dadurch wird bei Drall-Stabilisierten Projektilen problemlos die Rotationsbewegung des Projektils genau ermittelt. Die Fenster am Projektil hier sind wie kleine Kreissektoren 100 angeordnet und befinden sich somit in der Peripherie des Projektil-Spiegels 49, das in der Mitte am Heck des Projektils sich befindet. Über jedes Fenster kann eine andere Funktion am Projektil gesteuert werden. Für die Lenkung können Leitflügel, Aufklappbare Seiten-Flügel oder auch eine Düse seitlich eingebaut werden, die mit einem Treibmittel / Treibladung -Tank im Projektil und einem Elektroventil gekoppelt ist. Die Variante mit einer Düse ist relativ einfach und funktioniert zuverlässig. Die Düsen-Steuerung kann z.B. über einem Lichtleiter mit einem Kreissektor-Fenster gekoppelt werden, das ein Lichtfilter aufweist, der rotes Laserlicht durchlässt. Durch das Überwachsungs-System an der Waffe werden das Projektil und seine Drehung in seiner Längsachse erfasst. Weil der Laserstrahl stark gebündelt werden kann und mit Linsen- oder Spiegel-Systeme der Projektion eine beliebige Geometrie verleiht werden kann, es ist möglich das Projektil-Heck mit einem Laserstrahl so zu treffen, dass nur eine Hälfte des Heck-Kreises getroffen wird. Der Laserstrahl kann in diesem Fall eine Projektion in Form eines Halb-Kreises erzeugen, der die Oberfläche des Projektil-Hecks ebenso nur zu Hälfte trifft. Das kann die rechte oder die linke oder auch die obere oder die untere Hälfte sein, abhängig von den Lichtablenkelementen, die an der Waffe eingebaut sind und mit dem Laserstrahler gekoppelt sind. Wird eine Lenkung eines drallstabilisierten Projektils nach links gewünscht, das mit 6000UpM sich dreht, dann wird ein roter Laserstrahl das Heck des Projektils treffen, rechts von dem Punkt-Reflektor in der Mitte, also in einem Bereich auf die rechte Hälfte des Projektil-Hecks. Die Düse sollte in diesem Fall genau an der Stelle seitlich am Projektil eingebaut, wo auch das Rotlicht-Fenster sich befindet. Sobald, während der Drehung das Lichtfenster in 1 - 5 Uhr Position sich befindet, wird es von Laserstrahlen auch getroffen. Ein zusätzlicher Polarisationsfilter kann eingebaut werden, muss aber nicht unbedingt sein. Mit einem Polarisationsfilter kann die Düsensteuerung sehr genau angesprochen werden. Damit wäre ein weitgehend präziser Bereich ansteuerbar (z.B. eine 2:30-3:30 Uhr Position). Sobald das Fenster diese Position erreicht, wird die Düse aktiviert und das nur solange der Laserstrahl das Fenster trifft. In diesem Fall wird die im dem momentanen Position rechts befindliche Düse und nur solange diese auf der rechten Seite des Projektils sich befindet, aktiviert. Eine kurze Impuls-Schubkraft wird erzeugt, die das Projektil leicht nach links schiebt. Bei der nächsten Drehung wird die Düse wieder kurz an derselben Position eingeschaltet und ein weiterer Impuls wird erzeugt. Bei einer 6000UpM des Projektils wird die Düse alle 10 Millisekunden eingeschaltet. Während dieser Zeit legt ein 1000m/s schnelles Projektil 10m zurück. Grob berechnet, alle 10m wird eine leichte Kurskorrektur des Projektils möglich. Bei größere Kurskorrekturen, müsste man praktisch z.B. 100m oder mehr vor dem Eintreffen am Ziel das Kurskorrektur-Verfahren aktivieren. Wenn intensivere Kurskorrekturen erwünscht sind, kann das durch Einbau von mehreren Düsen im Umfang des Projektils mit radial angeordneten Strahlrichtungen erreicht werden. In dem Fall müsste jede Düse von einem demensprechend zugeordneter Fenster gesteuert werden. Die Düsen müssten dann in einer Reihenfolge, jedesmal wenn sie einen dementsprechenden Kreissektor erreichen, ein und danach ausgeschaltet werden. Die Steuerung erfolgt auch hier vollautomatisch und innerhalb Bruchteilen von Millisekunden. Um solche schnelle elektronische Steuerungen und Schaltungen zu konzipieren muss man nicht erfinderisch sein. Vieles davon sind bekannte Schaltungen oder werden während Studiums in Elektronik-Bereich in Erfahrung gebracht. Die elektronischen Bauteile dafür existieren schon lange auf dem Markt, werden aber in anderen Bereichen verwendet.On the 30 a system has been illustrated in which a center reflector 49 at the rear of the projectile or missile serves as a landmark for the weapon system. Through an optical magnification technique that works similar to a telescope or binoculars, is always through a monitoring technique, for example in the form of an image sensor 69 and a controller 10, to keep an "eye" on the small reflector. A laser beam emitted by the weapon, which always hits the reflector on the projectile, is partially reflected and captured by the weapon system. Here, too, the optical magnification system should be equipped with an electrically powered zoom function that is dynamically controlled. The zoom function should be controlled in a manner similar to that previously described: when the projectile is fired (just as it leaves the gun barrel) then the zoom function is at zero or even negative values. Because the projectile is very close to the weapon, no optical magnification is required for the image sensors to capture it (the targeted projectile will be smaller than shown). After 20 milliseconds, the projectile is approx. 20m away from the weapon and only then, for example, could the continuous (or incremental) zoom function be switched on. After 40 milliseconds, the zoom function will magnify the projectile twice to make it appear the same size to the imager as it would at half the distance. After 60 milliseconds, three times the magnification is aimed at, and so on. Of course, magnification cannot be infinite, but magnification of 50-150 times can be achieved with optical means (mirrors or lens systems). The magnification rate can also be chosen to be a little longer, e.g. instead of every 20, an enlargement is done every 30 milliseconds (a single enlargement, every time and every 30mS). Due to the optical magnification, the center of the reflector on the projectile, as well as the elements located outside and their rotation around the center, are precisely recorded. This means that the rotational movement of the projectile is easily determined with spin-stabilized projectiles. The windows on the projectile here are arranged like small circle sectors 100 and are thus located in the periphery of the projectile mirror 49 which is located in the center at the rear of the projectile. A different function on the projectile can be controlled via each window. Guide vanes, hinged side wings or a nozzle can be installed on the side for steering, which is coupled to a propellant / propellant tank in the projectile and an electrovalve. The variant with one nozzle is relatively simple and works reliably. For example, the nozzle control can be coupled via a light pipe to a circular sector window having a light filter that transmits red laser light. The projectile and its rotation in its longitudinal axis are detected by the monitoring system on the weapon. Because the laser beam can be strongly bundled and the projection can be given any geometry with lens or mirror systems, it is possible to hit the projectile tail with a laser beam in such a way that only half of the tail circle is hit. In this case, the laser beam can produce a projection in the form of a semi-circle, which also only half hits the surface of the projectile tail. This can be the right or the left or the upper or the lower half, depending on the light deflection elements that are built into the weapon and are coupled to the laser emitter. If left steering of a spin stabilized projectile spinning at 6000rpm is desired, a red laser beam will strike the tail of the projectile to the right of the center spot reflector, i.e. in an area on the right half of the projectile tail. In this case, the nozzle should be installed at the exact point on the side of the projectile where the red light window is located. As soon as the light window is in the 1 - 5 o'clock position during the rotation, it will also be hit by laser beams. An additional polarization filter can be installed, but it is not essential. With a polarization filter, the nozzle control can be addressed very precisely. A largely precise range would then be controllable (eg a 2:30-3:30 position). As soon as the window reaches this position, the nozzle is activated and only as long as the laser beam hits the window. In this case, the nozzle on the right of the current position and only as long as it is on the right side of the projectile will be activated. A brief impulse thrust is generated, pushing the projectile slightly to the left. On the next rotation, the nozzle is briefly switched on again at the same position and another pulse is generated. At 6000rpm of the projectile, the nozzle is turned on every 10 milliseconds. During this time, a projectile traveling at 1000m/s will travel 10m. Roughly calculated, every 10m a slight course correction of the projectile is possible. In the case of larger course corrections, one would have to activate the course correction procedure, for example, 100m or more before arriving at the destination. If more intense course corrections are desired, this can be achieved by installing multiple nozzles around the circumference of the projectile with jet directions arranged radially. In that case, each nozzle would have to be controlled by a correspondingly assigned window. The nozzles would then have to be turned on and then off in sequence each time they reach a corresponding circle sector. The control is also fully automatic here and within fractions of a millisecond. You don't have to be inventive to design such fast electronic controls and circuits. Many of these are well-known circuits or are learned during studies in electronics. The electronic components for this have been on the market for a long time, but are used in other areas.
Mit dieser Methode kann die Flugbahn eines Projektils in beliebige Richtungen korrigiert werden. Wenn eine Korrektur nach rechts erfolgen sollte, dann wird die Düse erst dann aktiviert werden, wenn diese während der Rotation auf der linken Seite sich befindet. Für eine Kurskorrektur nach oben, müsste die Düse dann aktiviert werden, wenn sie unten sich befindet. Also bei jeder Kurskorrektur, müsste die Düse, nur wenn diese diametral zu der gewünschte Kurskorrektur-Richtung während der Drehung des Projektils sich befindet, aktiviert werden, und das nur solange, bis die Rotation die Düse aus den dementsprechenden Kreissektor herausbringt. Bei Projektilen oder Raketen ohne Drall, ist die Sache einfacher. Hier können die Fenster ringförmig am Heck wie konzentrische Kreise eingebaut werden, mit verschiedenen Lichtfiltern versehen. Der Mittelpunkt-Reflektor wäre in dem Fall nicht unbedingt notwendig, außer eine Leuchtspur für die Projektil-Flugbahn (Raketenbahn) erwünscht ist. Auch ein Bildsensor-Erfassungs-System und Zoom-Funktion ist nicht notwendig, weil in dem Fall der Laserstrahl das Heck des Projektils nicht zur Hälfte, sondern drauf komplett trifft. Die Befehls-Selektion für dementsprechende Funktionen erfolgt durch die verschiedenen Lichtfilter an Lichtfenstern.With this method, the trajectory of a projectile can be corrected in any direction. If a correction should be made to the right, then the nozzle will not activate until it is on the left during rotation. For an upward course correction, the nozzle would then have to be activated when it is down. Thus, for each course correction, the nozzle would only have to be activated if it was diametrically opposed to the desired course correction direction during the projectile's rotation, and only until the rotation brought the nozzle out of the corresponding sector of the circle. With projectiles or rockets without spin, things are easier. Here the windows can be installed in a ring shape at the rear like concentric circles, provided with different light filters. The center reflector would not be essential in that case unless a tracer for the projectile trajectory (rocket path) is desired. An image sensor detection system and zoom function are also not necessary, because in this case the laser beam does not hit the rear of the projectile in half, but completely. The command selection for the corresponding functions is carried out using the various light filters on the light windows.
Für die drallstabilisierte Geschosse ist zwar ein gut gebündelter Laserstrahl notwendig, allerdings für Geschosse oder Raketen ohne Drall, müssen die Laserstrahlen, die auf das Projektil (oder Rakete) treffen, auch nicht stark gebündelt sein. Diese können auch einen etwas schmalen Lichtkegel bilden, was vorteilhaft wäre, um das Projektil besser treffen zu können. Wenn der Laserstrahl Lichtkegel ein paar Meter breit in 1000 m Entfernung ist, kann man mit dem Laserstrahl das Projektil besser anvisieren bzw. treffen.A well-focused laser beam is required for spin-stabilized projectiles, but for projectiles or rockets without spin, the laser beams that hit the projectile (or rocket) do not have to be highly focused either. These can also form a somewhat narrow cone of light, which would be advantageous in order to be able to hit the projectile better. If the laser beam light cone is a few meters wide at a distance of 1000 m, the laser beam can be aimed at or hit the projectile better.
Die Variante, die auf der 31 dargestellt ist, funktioniert genauso gut sowohl bei drallstabilisierten Geschosse, als auch bei Geschosse oder Raketen, die sich nicht um die eigene Längsachse drehen (pfeilstabilisierte Geschosse). Hier wird nur ein Fenster 3 am Projektil eingebaut, über das mehrere Funktionen steuerbar sind. Der Laserstrahl 7 wird moduliert und somit liefert modulierte Informationen, die dann durch ein Lichtsensor eine Auswerteeinheit 76 im Projektil drin ausgewertet werden und an dementsprechenden Aktuatoren 8 selektiert weitergeleitet. Somit kann eine Lenkung in jede Richtung, als auch eine Zündung eines internen Sprengsatzes 101 im Projektil zu einem beliebig wählbaren oder programmierbaren Zeitpunkt bewerkstelligt werden. Um eine optimale Signal-Steuerung für die Lenkung zu erreichen, wären lediglich ein Lichtfenster am Heck, sowie zwei als Reflektoren oder Spiegel 23 gestaltete kleine Flächen oder Punkte notwendig: eins in der Mitte des Hecks des Projektils und einem weiteren Punkt in der Peripherie ebenso am Heck des Projektils. Diese beiden Punkte können mit unterschiedlichen Lichtfiltern versehen oder unterschiedliche Spiegelfarben aufweisen, wodurch eine gute Erkennung aus der Weite möglich wäre. Z.B. der Punkt in der Mitte kann ein roter Spiegel 49 sein, während der in der Peripherie ein grüner Spiegel 102 ist. Durch den Drall würde der grüne Punkt 102 um den roten 49 rotieren. Diese Markierung soll die Erfassung der Rotations-Bewegung des Projektils in Echtzeit ermöglichen. Er ist sehr wichtig bei den drallstabilisierten Geschossen, weil eine Steuerung an der Waffe genau anhand dieser Markierungen die Rotations-Position des Projektils ermitteln kann. Über ein optisches Vergrößerung-System, das mit einem elektronisch steuerbaren Zoom-System gekoppelt ist, das mit der Entfernung des Projektils immer stärker das Projektil heran zoomt, wird genau die Position der Punkt-Reflektoren oder Spiegelflächen ich Echtzeit von einem Bildsensor an der Waffe erfasst. Anhand der verschiedenen Spiegelfarben ist eine Identifikation der Punkte sehr wohl möglich und machbar. Genau an der Stelle der Markierung in der Peripherie kann am Projektil eine Düse oder ein Schwenkflügel / Leitflügel eingebaut werden. Für besseres Lenkverhalten, können auch mehrere Düsen oder Schwenkflügel rund um das Projektil eingebaut werden. Die Modulation des Laserstrahls macht möglich eine Vielzahl von Steuerbefehlen an das Projektil zu senden. Die Steuerbefehle können eine nach der anderen geliefert. Bei Bedarf können mehrere Funktionen nahezu gleichzeitig gesteuert werden. Weil eine Signal-Übermittlung extrem schnell geschieht (in Mikrosekunden) kann man das praktisch so betrachten, als ob die Befehle gleichzeitig ankommen würden. Hier ist ein IR-Laserstrahler optimal geeignet. Dadurch wäre das Projektil unsichtbar für die Augen und damit besser auch nachts einsetzbar.The variant on the 31 shown works just as well with spin-stabilized projectiles as with projectiles or rockets that do not rotate around their own longitudinal axis (arrow-stabilized projectiles). Here only a window 3 is installed on the projectile, through which several functions can be controlled. The laser beam 7 is modulated and thus supplies modulated information, which is then evaluated by a light sensor in an evaluation unit 76 in the projectile and forwarded in a selected manner to corresponding actuators 8 . It is thus possible to steer in any direction and to detonate an internal explosive device 101 in the projectile at any selectable or programmable time. In order to achieve optimal signal control for the guidance, only a light window at the rear and two small areas or points designed as reflectors or mirrors 23 would be necessary: one in the middle of the rear of the projectile and another point in the periphery also at the tail of the projectile. These two points can have different light filters or different mirror colors, which would allow good detection from a distance. For example, the point in the center can be a red mirror 49, while that in the periphery is a green mirror 102. The green dot 102 would rotate around the red 49 due to the twist. This marking is intended to enable the rotational movement of the projectile to be recorded in real time. It is very important with spin-stabilized projectiles because a control on the weapon can use these markings to determine the rotational position of the projectile. The position of the point reflectors or mirror surfaces is recorded in real time by an image sensor on the weapon via an optical magnification system that is coupled with an electronically controllable zoom system that zooms in on the projectile more and more with the distance from the projectile . Based on the different mirror colors, it is very possible and feasible to identify the points. Exactly at the point of the marking in the periphery, a nozzle or a swivel vane / guide vane can be installed on the projectile. Multiple nozzles or swivel vanes can also be installed around the projectile for better steering behavior. The modulation of the laser beam makes it possible to send a variety of control commands to the projectile. The control commands can be delivered one after the other. If required, several functions can be controlled almost simultaneously. Because signaling is extremely fast (in microseconds), it's practically as if the commands were arriving at the same time. An IR laser emitter is ideal here. This would make the projectile invisible to the eye, making it easier to use at night.
In der 32 ist ein Projektil zusätzlich mit einer Blende-Funktion ausgestattet werden. In das Projektil kann ein weiterer Lichtleiter 103 eingebaut werden, der einen von hinten antreffenden Laserstrahl 7 seitlich im Umfang des Projektils austreten lässt. Auch ein kleiner Spiegel 87, der wie ein kleiner Kegel oder Pyramide am Heck des Projektils eingebaut ist, mit der Spitze nach hinten, kann einen Lichtstrahl oder Laserstrahl, der das Projektil von hinten trifft, seitlich reflektieren (33).In the 32 is a projectile that can also be equipped with an aperture function. A further light guide 103 can be built into the projectile, which allows a laser beam 7 striking from behind to emerge laterally in the circumference of the projectile. Also a small mirror 87, built like a small cone or pyramid at the rear of the projectile, with the tip pointing backwards, can reflect sideways a light beam or laser beam hitting the projectile from behind ( 33 ).
Für die seitliche Reflektion ist in der 34 eine Variante mit einem Ring-Spiegel 104 dargestellt worden, der wie ein Ring am Rand des Projektil-Hecks gestaltet ist, der so angewinkelt oder angerordnet ist, dass von hinten ankommenden Lichtstrahlen seitlich reflektiert. Durch einen Entfernungsmesser 65, der die Distanz bis zu einem angepeilten Ziel ermittelt, kann auch die Projektil-Entfernung in Echtzeit ermitteln. Die Distanz bis zum angepeilten Ziel kann einmal anfangs ermittelt werden (bei nicht beweglichen Zielen) und danach kann das Projektil von dem Sensor der Distanzmeß-Vorrichtung angepeilt werden. Anhand der permanenten Erfassung der Distanz zwischen der Waffe und dem abgefeuerten Projektil, kann der Blendezeitpunkt beliebig eingestellt werden. Z.B. wird ein Blende-Effekt in 287m Entfernung erwünscht, dann wird das in die Lasersteuerung eingegeben und beim Abfeuern des Projektils, sobald es diese Distanz überbrückt hat, wird der intensiv leuchtende Laserstrahler aktiviert und das Projektil am Heck treffen. In den Lichtleiter 103 dringt der Strahl ein und wird dann seitlich vom Projektil austreten. Das Licht kann wie ein intensiver Blitz rauskommen und alle anwesenden in der Umgebung, die seitlich vom Projektil sich aufhalten, blenden. Das gleiche wird mit einem kegelförmigen (87) oder ringförmigen Spiegel (104) am Heck des Projektils erreicht. Der Kegel-Spiegel 87 kann leicht sphärisch gebogene Fläche haben, wodurch der Reflektion-Winkel der Laserstrahlen etwas grösser wird. Der Schütze wird von dem Licht nicht geblendet, weil das Licht nur seitlich aus dem Umfang des Projektils austritt und nicht nach hinten. Am Projektil oder in die Rakete können Lichtkonvertern 105 eingebaut werden, die Laserstrahlen in intensives weißes Licht umwandeln und somit den Blende-Effekt verstärken (34). Diese Konverter sind spezielle Materialien, die einen Laserstrahl (z.B. blaues-, IR- oder UV-Laserstrahl) in weißes Licht umwandeln und werden oft in Laserscheinwerfern, wie z.B. im Fahrzeugtechnik-Bereich eingesetzt. Diese Blende-Funktion ist bei jedem Kaliber von Munition einsetzbar. Auch kleinkalibrige Projektil-Waffen können damit ausgestattet werden. Vorteilhaft gegenüber von Blende-Granaten ist die beliebig einstellbare Blende-Intensität und der genaue Zeitpunkt der Aktivierung der Blende-Funktion. Bei etwas größerer Entfernung zwischen dem Projektil und dem feindlichen Kräften, könnte man die Leuchtintensität des Laserstrahlers erhöhen, um einen stärkeren Blende-Effekt zu erreichen.For the lateral reflection is in the 34 a variant has been shown with a ring mirror 104 shaped like a ring at the rim of the projectile tail, angled or positioned to reflect light rays arriving from the rear sideways. A range finder 65, which determines the distance to a targeted target, can also determine projectile range in real time. The distance to the intended target can be determined once at the beginning (if not moving targets) and then the projectile can be sighted by the sensor of the distance measuring device. Based on the permanent recording of the distance between the weapon and the fired projectile, the aperture time can be set as desired. Eg a blinding effect is desired at 287m, then this is entered into the laser controls and when the projectile is fired, once it has traversed that distance, the intensely luminous laser emitter will activate and hit the projectile on the rear. The beam penetrates the light guide 103 and will then exit the projectile at the side. The light can come out as an intense flash, blinding those in the area who are to the side of the projectile. The same is achieved with a conical (87) or annular mirror (104) at the tail of the projectile. The cone mirror 87 can have a slightly spherically curved surface, as a result of which the reflection angle of the laser beams increases somewhat. The shooter is not dazzled by the light because the light only emerges laterally from the perimeter of the projectile and not to the rear. Light converters 105 can be installed on the projectile or in the rocket, which convert laser beams into intense white light and thus increase the blinding effect ( 34 ). These converters are special materials that convert a laser beam (eg blue, IR or UV laser beam) into white light and are often used in laser headlights, such as in the automotive sector. This aperture function can be used with any caliber of ammunition. Small caliber projectile weapons can also be equipped with it. The advantage over aperture grenades is the freely adjustable aperture intensity and the exact time at which the aperture function is activated. With a slightly larger distance between the projectile and the enemy forces, one could increase the luminous intensity of the laser emitter to achieve a stronger blinding effect.
Wenn man Röntgen-Laser oder Röntgen-Strahlen, die gebündelt auf das Projektil treffen, verwendet, dann kann man auch hinter einem Gebäude sehen, während das Projektil hineinfliegt (35). Die Röntgenstrahlen sollen dann auch schräg nach hinten abgegeben werden. Durch Sensoren werden diese reflektierten Strahlen erfasst und ein Bildsensor-System kann dann diese Strahlen, die durch das Gebäude durchdringen letztendlich auswerten und zu einer Bild-Information zusammensetzen.If you use X-ray lasers or X-rays that hit the projectile in a bundle, then you can also see behind a building while the projectile is flying into it ( 35 ). The X-rays should then also be emitted at an angle to the rear. These reflected rays are recorded by sensors and an image sensor system can then evaluate these rays, which penetrate through the building, and compile them into image information.
Auf der 36 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt worden, bei der in dem Projektil 1 eine kleine, stabile Kammer 106 eingebaut ist, in der die gepressten Gasse des gezündeten Treibmittels (Treibladung) solange das Projektil noch im Waffenlauf sich befindet, eindringen können. Eine kleine Düse 107 ist am Heck des Projektils eingebaut. Zwischen der Düse und der Kammer ist ein steuerbares Sperrventil 108 eingebaut. Dieser Sperrventil ist so eingebaut, dass es das Eindringen der Gasse in die Kammer zulässt, das Ausströmen aber nicht. Auch hier ist das Projektil mit Lichtfenstern 3 und Farbfilter 4 versehen. Mittels Laserstrahlen kann das Sperrventil über einen eingebauten, sensorgesteuerten Aktuator 8 aus der Ferne geöffnet werden. Z.B. beim Erreichen einer bestimmten Distanz kann das Sperrventil geöffnet werden und somit können die Treibgase nach außen durch die Düse am Heck des Projektils ausströmen. Das verleiht dem Projektil einen zusätzlichen Schub während des Fluges. Es ist zwar die Schubenergie, die im Waffenlauf entstanden ist und dort durch die „Zwischenspeicherung“ in die Kammer 106 des Projektils zu dem Zeitpunkt des Abfeuerns verloren gegangen ist, die aber mit ein bisschen mehr Schießpulver in die Munitionspatrone leicht kompensiert werden kann. Die Primäre Explosion treibt das Projektil an, aber sobald er den Waffenlauf verlassen hat, dann ist es vorbei mit der Triebkraft. Bei dieser Variante wird allerdings ein kleiner Teil der Mündungsenergie in die Kammer gespeichert und diese später wiedergegeben.On the 36 An exemplary embodiment has been shown in which a small, stable chamber 106 is installed in the projectile 1, in which the compressed gas of the ignited propellant (propellant charge) can penetrate as long as the projectile is still in the gun barrel. A small nozzle 107 is installed at the rear of the projectile. A controllable check valve 108 is installed between the nozzle and the chamber. This check valve is built in to allow gas to enter the chamber, but not out. The projectile is also provided with light windows 3 and color filters 4 here. The check valve can be opened remotely via a built-in, sensor-controlled actuator 8 by means of laser beams. For example, when a certain distance is reached, the check valve can be opened and the propellant gases can thus flow out through the nozzle at the rear of the projectile. This gives the projectile extra boost during flight. Although it is the thrust energy that was created in the gun barrel and was lost there due to the "intermediate storage" in the chamber 106 of the projectile at the time of firing, it can easily be compensated for with a little more gunpowder in the ammunition cartridge. The primary blast propels the projectile, but once it leaves the gun barrel, the motive power is gone. With this variant, however, a small part of the muzzle energy is stored in the chamber and reproduced later.
Alternativ kann eine kleine Menge an Schießpulver, Treibmittel, Treibladung oder Raketen-Treibstoff 109 auch in das Projektil in eine Kammer eingebaut werden, die dann während des Fluges durch Laserstrahlen angezündet werden kann (37). Das Anzünden des Treibmittels, Treibladung, Raketentreibstoffs oder des Schießpulvers (alles als Zündmaterial) kann auch mit einen etwas schwächeren Laserstrahler bewerkstelligt werden, wenn unmittelbar vor dem Zündmaterial in die Kammer (in das Projektil) eine kleine Linse 110 eingebaut ist, die die Laserstrahlen auf das Zündmaterial (Treibmittel, Treibladung, Raketentreibstoff oder Schießpulver) bündelt. Es reicht einen kleinen Punkt über die Zündtemperatur zu erhitzen, damit diese explodiert, was durch Laser leicht zu realisieren ist. Laserstrahlen können mehrere Tausende Grad im Brennpunkt auch über größere Distanzen (z.B. in 5000m) hinweg erzeugen. Die Explosion sollte in diesem Fall nicht das Projektil zerstören, sondern lediglich einen Rückstrahl aus heißen Gasen erzeugen, die dem Projektil eine zusätzliche Schubkraft verleiht, was die Durchschlagkraft oder die Reichweite erhöht.Alternatively, a small amount of gunpowder, propellant, propellant, or rocket fuel 109 can also be incorporated into the projectile in a chamber, which can then be ignited by laser beams during flight ( 37 ). The ignition of the propellant, propellant charge, rocket fuel or gunpowder (anything used as ignition material) can also be accomplished with a somewhat weaker laser emitter if a small lens 110 is installed in the chamber (in the projectile) immediately before the ignition material, which focuses the laser beams bundles the ignition material (propellant, propellant charge, rocket fuel or gunpowder). It is enough to heat a small point above the ignition temperature for it to explode, which is easy to do with lasers. Laser beams can produce thousands of degrees at the focal point, even over greater distances (eg 5000m). The explosion in this case should not destroy the projectile, but merely create a back jet of hot gases, giving the projectile additional thrust, increasing penetration or range.
Die Auswahl des Treibmittels / der Treibladung in die Kammer kann der Hersteller treffen. Ob Schießpulver oder Flüssig-Brennstoff oder Raketen-Brennstoff / Wasserstoff benutzt wird, wird von Hersteller entschieden. Wichtig ist dabei, dass die Kammer 106 stabil genug gebaut wird, sodass sie nicht zerreißt, wenn das Mittel angezündet wird.The manufacturer can choose the propellant / propellant charge in the chamber. Whether to use gunpowder or liquid fuel or rocket fuel/hydrogen is decided by the manufacturer. It is important that the chamber 106 is constructed strong enough so that it does not rupture when the agent is ignited.
Die Aktivierungs-Schaltung für den Laserstrahler sollte für eine genaue Steuerung mit einem Entfernungsmesser 65 gekoppelt. Der Laserstrahler kann auch die ganze Zeit das Projektil mit Laserstrahlen treffen, allerdings nur mit geringer Intensität, die keine Aktivitäten im Projektil im Gange setzen. Erst beim Erreichen einer bestimmten Distanz, kann zwecks der Aktivierung von Projektil-Funktionen der Laserstrahl mit höherer Intensität abgegeben werden. Während der schwache Laserstrahl keine Wirkung auf das Projektil hat, wird der sprunghafte Anstieg der Laserstrahlenergie die Aktivierung der beschriebenen Funktionen am Projektil bewirken, bzw. die Zündung einer Treibladung verursachen. Zu erwähnen ist, dass der Laserstrahler, wenn er stark gebündelte Laserstrahlen emittiert, das Projektil ab einer Distanz ohne weiteres nicht mehr zuverlässig treffen kann, weil das Projektil eine ballistische Bahn hat. Allerdings bei der Verwendung des Trackers, der das Projektil stets im Visier hält, ist das sehr wohl machbar. Alternativ kann der Laserstrahler einen leicht divergierenden Laserstrahl abgeben, der z.B. in 100m Entfernung als Kreis mit 25cm Durchmesser erscheint. Mit der Entfernung wird der Laserstrahlen-Kreis-Projektion immer grösser und das Projektil wird weiterhin am Heck getroffen. Der Laserstrahler kann über oder noch vorteilhafte, unter dem Waffenlauf eingebaut werden.The laser emitter activation circuitry should be coupled to a range finder 65 for accurate control. The Laser Emitter can also hit the projectile all the time with laser beams, but only with low intensities, which do not initiate activities in the projectile. Only when a certain distance is reached can the laser beam be emitted with a higher intensity in order to activate projectile functions. While the weak laser beam has no effect on the projectile, the sudden increase in laser beam energy will cause activation of the described functions on the projectile, or cause ignition of a propellant charge. It should be mentioned that the laser emitter, if it emits strongly bundled laser beams, can no longer reliably hit the projectile from a distance because the projectile has a ballistic trajectory. However, when using the tracker, which always keeps the projectile in sight, this is very doable. Alternatively, the laser emitter can emit a slightly diverging laser beam, which appears as a circle with a diameter of 25 cm at a distance of 100 m, for example. The laser beam circle projection increases with distance and the projectile continues to be hit at the rear. The laser emitter can be installed above or, even more advantageously, below the gun barrel.
Zuletzt in der 38 wird noch eine Variante dargestellt, bei der in das Projektil oder in die Rakete ein Behälter (Kammer) 111 eingebaut ist, der durch Laserstrahlen und dadurch erhaltenen Steuerbefehle geöffnet werden kann und die Inhalt in eine erwünschte Distanz abgeben kann (Cargo Projektil oder Cargo Rakete). Dafür kann ein extra Fenster 3 mit dementsprechendem Farbfilter in das Projektil oder die Rakete eingebaut werden. Dazu wird ein steuernder Laserstrahl aus der Waffe aus, abgegeben. Einfacher kann die Befehl-Übertragung auch durch den modulierten Laserstrahl erfolgen, wobei am Heck des Projektils oder der Rakete nur ein Fenster eingebaut ist. Durch eine Auswerteeinheit drin im Projektil oder Rakete, werden die Steuersignale, die durch den Laserstrahl erhalten werden, selektiert an den dementsprechenden Aktuatoren weitergeleitet. Ein Verschluss am Behälter oder eine Klappe 112 (Klappen, kleine Türe, Schwenk-Wände) kann, gesteuert durch Laserstrahlen, geöffnet werden und dadurch einen Inhalt abgegeben werden. Ob der Inhalt ein fester Stoff, Flüssigkeit oder Gas (z.B. Betäubungsmittel oder Tränengas) oder Aerosol ist, kann je nach vorgesehenem Einsatz von Hersteller bestimmt werden.Last in the 38 Another variant is shown in which a container (chamber) 111 is installed in the projectile or in the rocket, which can be opened by laser beams and the control commands obtained thereby and the contents can be released at a desired distance (cargo projectile or cargo rocket) . An extra window 3 with a corresponding color filter can be installed in the projectile or rocket for this purpose. For this purpose, a controlling laser beam is emitted from the weapon. The command can also be transmitted more easily by the modulated laser beam, with only one window installed at the rear of the projectile or missile. Through an evaluation unit inside the projectile or rocket, the control signals that are obtained from the laser beam are selectively forwarded to the corresponding actuators. A closure on the container or a flap 112 (flaps, small door, pivoting walls) can be opened, controlled by laser beams, and a content can thereby be dispensed. Depending on the intended use, the manufacturer can determine whether the content is a solid substance, liquid or gas (e.g. anesthetic or tear gas) or an aerosol.
Die Lichtfenster am Projektil können aus einem Material bestehen, das abhängig von dem Lichteinfall einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweist. Solche optische Material-Eigenschaften zeigt z.B. Granat. Mit solchen Lichtfenstern wäre eine genaue Steuerung der Funktionen im Projektil durch Laserstrahlen auch ohne Polarisationsfilter möglich.
Auf der 39 ist eine stark vereinfachte Variante dargestellt worden. In dem Projektil drin ist eine (oder mehrere) Kammer eingebaut, die mit einer Treibladung oder Treibstoff gefüllt ist, die per Laserstrahl aus der Waffe aus, ferngezündet wird. Das dazugehörige Lichtfenster für das Anzünden der Treibladung sollte am Heck des Projektils eingebaut werden. Optimal für das Anzünden sind IR-Laser 128 geeignet. Durch den Zündvorgang und Gasexpansion in die Kammer wird ein sehr hoher Druck im Inneren des Projektils erzeugt. An der Peripherie des Projektils, also seitlich, sind kleine Löcher eingebaut, die jeweils die Funktion einer Düse haben. Die Kammer ist durch kleine Rohr-Leitungen 129 mit den Düsen verbunden. Die Rohrleitungen müssen keine extra angelegten Mini-Rohre sein, sondern es sind lediglich feine Bohrungen 120 am Projektil, die wie eine Düse enden. An den Leitungen sind kleine Ventile oder Elektroventile (Piezoventile) eingebaut werden, die durch die Laserstrahlen gesteuert werden. Um die Herstellung zu vereinfachen, auch hier sind als Ventile kleine Piezoelemente sogenannte Piezoventile 121 an der Düse außen eingebaut, die die Düsenöffnung verschließen und öffnen können. Solche Elemente leicht bei der Herstellung einzubauen, ohne die Produktion ins unermessliche zu verteuern, sind sehr schnell ansprechbar und können tausende Male pro Sekunde den Zustand ändern. Weil die Düsen-Kanäle ziemlich schmal sind, wirkt der Druck, der in die Kammer erzeugt wird, nicht sehr stark auf den Ventilen und ist gut beherrschbar. Die Steuerung erfolgt durch den Laserstrahl, der in das Projektil eindringt und einen Sensor aktiviert. Bei der Herstellung wird vorgeschlagen eine kleine zylindrisch geformte Kapsel 117 mit all die Elementen, wie Lichtfenster, Sensoren, Düsen, Kammern, etc. herzustellen, die dann einfach mit dem Projektil, bzw. mit dem um die Kapsel-Länge gekürzten Projektil gekoppelt wird und eine Einheit bilden. Die Kapsel hat den gleichen Durchmesser oder etwas kleiner wie das Projektil und wird per Gewinde 118 mit dem Projektil verbunden - einfach eingeschraubt. Je nachdem, ob der Laserstrahler links oder rechts eingeschaltet wird, werden dementsprechende Laserstrahlen auch vorwiegend links oder rechts am Heck des drehenden Projektils eindringen können. Z.B. werden der linke Laserstrahler in Rot und der rechte in Grün die Laserstrahlen abgeben, dann kann das Projektil mit diesen zwei Laserstrahlen rechts und links gesteuert werden. Weil die Laserstrahlen des roten Lasers etwas von der linken Seite kommen (unter einen sehr engen Winkel, z.B. 0,05°), dringen sie auch vorwiegend von links in das Projektil ein. Die Blenden verhindern, dass die rechts, oben oder unten befindlichen Lichtfenstern komplett erreicht werden. Ein Teil der Laserstrahlen dringt trotzdem auch dort ein, wo es nicht sollte was mit der Entfernung zunehmend auftritt, aber die Lichtstrahlintensität auf der richtigen Seite bzw. auf der richtigen Fenstern grösser ist und bei sensorgesteuerte Projektilen, durch eine elektronische Referenz-Schaltung im Projektil kann das Fenster, in das die Laserstrahlen mit niedrigere Intensität eindringen, ignoriert werden. Natürlich durch die Rotation wechseln sich die Fenster permanent, aber der Laserstrahl dringt mit größerer Intensität auf die Fenstern ein, die zu dem Zeitpunkt links von der Drehachse des Projektils sich befinden und das ist ausschlaggebend für die Lenkfunktion. In Echtzeit werden nur die Düsen aktiviert und nur solange die dementsprechende Fenstern den bestimmten Kreissektor beschreiben (in unserem Fall links). Sobald die Lichtfenster den linken Bereich verlassen, werden diese auch nicht mehr gesteuert und die dazugehörigen Düsen schließen sich wieder. Die kleinen Röhrchen ermöglichen das auch über eine Entfernung von 1000m problemlos. Selbstverständlich dass der Winkel zwischen der Laserstrahlen und der Drehachse des Projektils mit der Entfernung immer kleiner wird und irgendwann fast keinen Unterschied mehr macht, sprich die Strahlen werden nahezu parallel zu der Flugbahn abgegeben. Die Düsen, die an dem Umfang des Projektils eingebaut sind (mit radial angeordneten Strahlrichtung), werden durch jeweils ein Fenster gesteuert. Wenn eine Projektil-Lenkung nach links gewünscht wird, dann müssen die Düsen, die zu dem Zeitpunkt rechts von der Drehachse des Projektils sich befinden aktiviert werden. Um die Steuerung zu vereinfachen, kann das Projektil so gestaltet sein, dass die Fenster, jeweils die gegenüber liegenden Düsen steuern. In dem Fall wenn man z.B. das Projektil nach links lenken will, tatsächlich den linken Laserstrahler aktivieren soll.The light window on the projectile can consist of a material that has a different refractive index depending on the incidence of light. Garnet, for example, shows such optical material properties. With such light windows, precise control of the functions in the projectile by laser beams would also be possible without a polarization filter.
On the 39 a greatly simplified variant has been presented. One (or more) chambers are built into the projectile, which is filled with a propellant charge or propellant, which is remotely ignited by a laser beam from the weapon. The associated light window for igniting the propellant charge should be installed at the rear of the projectile. IR lasers 128 are ideal for lighting. The ignition process and gas expansion in the chamber creates a very high pressure inside the projectile. On the periphery of the projectile, i.e. on the side, small holes are built in, each of which has the function of a nozzle. Small tubing 129 connects the chamber to the nozzles. The pipelines do not have to be specially created mini-pipes, they are just fine bores 120 on the projectile that end like a nozzle. Small valves or electric valves (piezo valves) are installed on the lines, which are controlled by the laser beams. In order to simplify production, small piezo elements, so-called piezo valves 121, are also installed on the outside of the nozzle as valves, which can close and open the nozzle opening. Such elements, which are easy to incorporate during manufacture without immeasurably increasing the cost of production, are very responsive and can change state thousands of times per second. Because the nozzle channels are quite narrow, the pressure that is generated in the chamber does not act very strongly on the valves and is easy to control. It is controlled by the laser beam, which penetrates the projectile and activates a sensor. During production, it is proposed to produce a small, cylindrically shaped capsule 117 with all the elements such as light windows, sensors, nozzles, chambers, etc., which is then simply coupled to the projectile or to the projectile shortened by the capsule length and form a unit. The capsule has the same diameter or slightly smaller than the projectile and is connected to the projectile by means of threads 118 - simply screwed in. Depending on whether the laser emitter is switched on on the left or on the right, corresponding laser beams will also be able to penetrate primarily on the left or right at the rear of the rotating projectile. For example, the left laser emitter in red and the right one in green will emit the laser beams, then the projectile can be steered left and right with these two laser beams. Because the red laser beams come from slightly to the left (at a very narrow angle, say 0.05°), they also enter the projectile primarily from the left. The screens prevent the light windows on the right, above or below from being completely reached. Some of the laser beams still penetrate where it shouldn't, which occurs increasingly with distance, but the light beam intensity is greater on the right side or on the right window and with sensorge guided projectiles, by using electronic reference circuitry in the projectile, the window into which the lower intensity laser beams penetrate can be ignored. Of course, due to the rotation, the windows are constantly changing, but the laser beam penetrates with greater intensity the windows that are located to the left of the projectile's axis of rotation at the time, and this is crucial for the guidance function. In real time, only the nozzles are activated and only as long as the corresponding windows describe the given sector of the circle (in our case on the left). As soon as the light windows leave the left area, they are no longer controlled and the associated nozzles close again. The small tubes make this possible over a distance of 1000m without any problems. It goes without saying that the angle between the laser beam and the axis of rotation of the projectile decreases with distance and eventually makes almost no difference, i.e. the beams are emitted almost parallel to the trajectory. The nozzles installed on the perimeter of the projectile (with the jet direction arranged radially) are each controlled through a window. If projectile steering to the left is desired, then the nozzles that are then to the right of the projectile's spin axis must be activated. To simplify control, the projectile can be designed so that the windows control opposing nozzles, respectively. In the case, for example, if you want to steer the projectile to the left, you should actually activate the left laser emitter.
Auf der 40 ist weitere Darstellung der Variante mit den kleinen Blenden angezeigt. Diese Methode liefert eine zuverlässige Steuerung von drallstabilisierten Projektilen. Auch hier werden die Lichtfenster am Heck des Projektils mit kleinen Blenden, die vorwiegend Licht, das in die Längsachse des Projektils von hinten ankommt, durchlassen. Diese Blenden bestehen aus einer Wabenstruktur 113 (40a) oder aus kleinen Röhrchen 114 (40b), die ein wenig radial geneigt sind. Die Lichtfenster sind in der Peripherie des Hecks des Projektils eingebaut, also außerhalb der Rotationsachse. Die Blenden, bzw. die Röhrchen sind so eingebaut, dass sie leicht nach außen geneigt sind, als weg von der Rotationsachse bei drallstabilisierten Projektilen. Der Winkel zwischen der Achse der Röhrchen und der Drehachse des Projektils bzw. des Vektors der Flugbahn ist sehr klein. Der Winkel, den die Längsachsen 115 der Röhrchen 114 und die Längsachse des Projektils bilden, kann z.B. ca. 0,06° betragen. Er ist zwar sehr klein, kann aber vollkommen ausreichend sein, um einen Laserstrahl eines Lasers, der etwas 50cm außerhalb des Waffen-Laufs sich befindet, der auf das Projektil zielt, so zu empfangen, dass vorwiegend in den Fenstern am Heck des Projektils eindringt, die zu dem Zeitpunkt genauso im Kreis positioniert sind, wie der Laserstrahler auch. Das bedeutet, wenn der Laserstrahler links von dem Waffenlauf sich befindet, würde der Laserstrahl in dem Projektil nur in die Fenster eindringen, die im Heck des Projektils links sich befinden. Durch die kleine Neigung (Richtung Zentrifugalkraft) kann nur ein Laserstrahl, der etwas außerhalb der Schusslinie sich befindet, aber auf das Projektil leicht schräg seitlich zielt, eindringen. Deswegen werden an der Waffe zwei oder mehrere Laserstrahler seitlich ca. 30-80cm von dem Waffenlauf in einem aufklappbaren oder teleskopartig ausfahrbaren Arm eingebaut (auf beiden Seiten des Laufs). An dem Lichtfenstern werden zusätzlich Laserfilter/ Lichtfilter eingebaut, die jeweils nur einen Laserstrahl mit einer bestimmten Wellenlänge (Lichtfarbe) durchlassen. Weil das Projektil rotiert und damit auch die Fenster rotieren, wird der Laserstrahl nur in den Sektoren eindringen, die während der Rotationsphasen links sich befinden. In dem Fall wären die Düsen, die diametral gegenüber der Fenster sich befinden, aktiv und nur während diese tatsächlich rechts von der Längsachse des Projektils sich befinden. Auf diese Weise ist eine Steuerung des Projektils nach links möglich. Genauso ist es möglich das Projektil in jede Richtung, also nach oben oder nach unten oder rechtslinks zu steuern. Die Röhrchen der Blende sind relativ kurz und sehr dünn (ca. 1 mm lang und mit der Öffnung von ca. Ø= 0,1 mm). Die Innenwand der Röhrchen soll eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweisen oder ein solches Material sein, das Licht gut absorbiert. Der Laserstrahler kann in einem Teleskop-Arm oder Hebel 116 eingebaut werden, der wiederum mit der Waffe gekoppelt ist. Unmittelbar bevor das Projektil abgefeuert wird, kann der Hebel aus dem Waffenlauf ausgespannt werden und der Laserstrahler für eine Projektil-Steuerung bereit gemacht werden. Noch besser wäre zwei solche Arme oder Hebel einzubauen, mit je einem Laserstrahler links und rechts der Waffe in einem Abstand von ca. 50cm von der Waffe. Für eine Steuerung des Projektils nach oben oder unten, müsste dann der Hebel um 90° rotieren und dann wären die beiden Laserstrahler senkrecht angeordnet. Die Drehung der Laserstrahler soll elektronisch gesteuert durch Elektromotoren 119 oder Elektromagneten erfolgen. Nur so ist eine schnelle Reaktion möglich.On the 40 further representation of the variant with the small apertures is shown. This method provides reliable control of spin stabilized projectiles. Again, the light windows at the rear of the projectile are provided with small apertures that primarily transmit light arriving in the longitudinal axis of the projectile from behind. These screens consist of a honeycomb structure 113 ( 40a) or from small tubes 114 ( 40b) , which are slightly radially inclined. The light windows are built into the periphery of the tail of the projectile, that is, outside the axis of rotation. The screens or the tubes are installed in such a way that they are slightly inclined outwards, as away from the axis of rotation in spin-stabilized projectiles. The angle between the axis of the tubes and the axis of rotation of the projectile or the trajectory vector is very small. The angle formed by the longitudinal axes 115 of the tubes 114 and the longitudinal axis of the projectile can be approximately 0.06°, for example. Although very small, it may be quite sufficient to receive a laser beam located some 50cm outside the gun barrel aimed at the projectile in such a way that it primarily penetrates the windows at the rear of the projectile, which are positioned in the circle at the same time as the laser emitter. This means that if the laser emitter was to the left of the gun barrel, the laser beam in the projectile would only penetrate the windows located in the rear of the projectile to the left. Due to the small inclination (in the direction of centrifugal force), only a laser beam that is slightly outside the line of fire but aims at the projectile at a slight angle from the side can penetrate. For this reason, two or more laser emitters are installed on the weapon about 30-80cm from the weapon barrel in a hinged or telescopically extendable arm (on both sides of the barrel). Additional laser filters/light filters are installed on the light windows, which only allow a laser beam with a specific wavelength (light color) to pass through. Because the projectile rotates and the windows rotate with it, the laser beam will only penetrate the sectors that are on the left during the rotation phases. In that case, the nozzles diametrically opposite the window would be active and only while they were actually to the right of the projectile's longitudinal axis. This allows the projectile to be steered to the left. It is also possible to steer the projectile in any direction, i.e. up or down or right-left. The tubes of the diaphragm are relatively short and very thin (approx. 1 mm long and with an opening of approx. Ø= 0.1 mm). The inner wall of the tubes should have a light-absorbing coating or any material that absorbs light well. The laser emitter can be installed in a telescopic arm or lever 116 which in turn is coupled to the weapon. Just before the projectile is fired, the lever can be unclamped from the gun barrel and the laser emitter primed for projectile control. It would be even better to install two such arms or levers, each with a laser emitter on the left and right of the weapon at a distance of about 50cm from the weapon. In order to steer the projectile up or down, the lever would then have to rotate by 90° and the two laser emitters would then be arranged vertically. The rotation of the laser emitters should be electronically controlled by electric motors 119 or electromagnets. This is the only way to react quickly.
Die Variante, die in der 41 dargestellt ist, weist einen oder mehrere Kammer 122 auf, die mit je einem Gasgenerator ausgestattet sind, oder mit einer Flüssigkeit (z.B. einem Öl oder einfach Wasser) gefüllt sind, die durch Laserenergie von Aussen schnell dehnbar ist. Die Flüssigkeit dient als Aktuator und wird durch direkte Laserenergie schnell erhitzt. Die Flüssigkeit, in einer sehr kleinen Menge, ist in einer Kammer untergebracht. Die Menge der Flüssigkeit ist von der Projektilgrösse abhängig. Z.B. bei kleinen Projektilen, die ca. 62 Gramm wiegen, sollte die Flüssigkeitsmenge lediglich ca. 0,3ml betragen. Die Farbe der Flüssigkeit kann z.B. schwarz sein. Diese Menge an Flüssigkeit kann sehr schnell, innerhalb von einigen Millisekunden durch einen 120W Laserstrahl auf ca. 150°C erhitzt und auch schnell abgekühlt werden. Sie erzeugt einen hohen Druck auf die Kammer und somit eine Ausdehnung bewirken. Die Kammer soll komplett voll damit gefüllt sein, ohne Luft-Bläschen oder Einschlüsse. Dadurch wird die Ausdehnung 1:1 auf die Kammer übertragen. Jede Kammer bewirkt nur eine Ausdehnung an nur einer Stelle auf die Oberfläche der Munition. Somit entsteht dort eine kleine Hügel 123, eine Falte 124 oder eine raue Fläche 125, die die Flugeigenschaften der Munition beeinflussen. Eine Raue Fläche 125 entstehen zu lassen, die eine Schuppenartige-Struktur aufweist, wobei die schuppenförmige Plättchen 126 wie bei einem Fisch, jedoch in entgegengesetzte Richtung angeordnet sind, bewirkt beim Öffnen eine rasche Luftwiderstand-Erhöhung an der Seite der Munition. Diese kleinen Schuppen können an der Oberfläche der Munition eingebaut werden und bilden beim Abfeuern eine total glatte Gesamtstruktur. Wird eine Laserstrahl einen dementsprechenden Kammer in die Munition über einen der Fenster treffen und dort eine Ausdehnung eines Dehnmaterials durch Hitze verursachen, wird eine kleine Delle an der Oberfläche der Munition erzeugt, wobei die Plättchen in Form der Schuppen sich öffnen. Weil diese nicht wie bei einem Fisch, sondern in die entgegengesetzte Richtung angeordnet sind, leisten sie einen erheblichen Luftwiederstand. Die Schuppen sind unscheinbare, einfache Metall-Plättchen, die in die Munitions-Außenhaut schräg teils geschnitten sind. Erst eine Ausdehnung im Inneren des Projektils an einer Stelle, öffnet die Plättchen-Struktur und bringt diese zum Vorschein.The variant in the 41 1, has one or more chambers 122, each equipped with a gas generator, or filled with a liquid (eg, an oil or simply water) that is rapidly expandable from outside by laser energy. The liquid acts as an actuator and is rapidly heated by direct laser energy. The liquid, in a very small amount, is housed in a chamber. The amount of liquid depends on the projectile size. For example, with small projectiles that weigh about 62 grams, should the amount of liquid is only about 0.3ml. The color of the liquid can be black, for example. This amount of liquid can be heated very quickly, within a few milliseconds, to approx. 150°C by a 120W laser beam and also quickly cooled. It creates high pressure on the chamber and thus causes expansion. The chamber should be completely filled with it, without air bubbles or inclusions. This transfers the expansion 1:1 to the chamber. Each chamber only causes expansion at only one location on the surface of the ammunition. Thus, there is a small hillock 123, a crease 124 or a rough surface 125 which affects the flight characteristics of the ammunition. Creating a rough surface 125 that has a scale-like structure, with the scale-like plates 126 arranged like a fish but in opposite directions, causes a rapid increase in drag on the side of the ammunition when opened. These small scales can be built into the surface of the ammunition and form a totally smooth overall structure when fired. If a laser beam hits a corresponding chamber in the ammunition via one of the windows and causes expansion of an expansion material there by heat, a small dent is created on the surface of the ammunition, with the platelets in the form of scales opening. Because these are not arranged like a fish, but in the opposite direction, they provide considerable air resistance. The scales are inconspicuous, simple metal plates that are partly cut diagonally into the ammunition outer skin. It is only when the projectile expands at one point that the platelet structure opens and reveals it.
Auch andere Aktuatoren, die eine Verformung der Außenhaut der Munition verursachen, können eingebaut werden. Z.B. elektroaktive Kunststoffe oder Piezoelemente oder Bimetall-Elemente sind ebenso gut geeignet. Die Aktuatoren, die eine Verformung der Außenhaut der Munition an einem Aussen-Bereich der Munition verursachen, können auch aus Gasgeneratoren oder explosives Mittel, die im Inneren der Munition einen erhöhten Druck erzeugen, bestehen.Other actuators that cause deformation of the shell of the ammunition can also be installed. For example, electroactive plastics or piezo elements or bimetallic elements are also suitable. The actuators, which cause deformation of the shell of the munition at an external area of the munition, can also consist of gas generators or explosive means, which generate an increased pressure inside the munition.
Die Steuerung der Funktionen am Projektil durch Laserstrahlen und die Reichweite für eine zuverlässige Steuerung hängt letztendlich von der Leistung des Laserstrahlers, der in die Waffe eingebaut ist. Mit einer Laserleistung von 10W (grün) ist es möglich eine zuverlässige Steuerung der Projektil-Funktionen in bis ca. 700m Entfernung zu erreichen. Erhöht man dementsprechend die Laserleistung kann die Reichweite erhöht werden. Mit 50W Laserleistung kann man ein Projektil in bis zu 1500m Entfernung immer noch gut steuern. Für die großkalibrigen Geschosse, die 20km oder weiter fliegen, sind natürlich stärkere Laserstrahler erforderlich. Bei zu großen Reichweiten macht dann die Lasersteuerung keinen Sinn mehr, weil das Projektil auch wegen der Erdkrümmung nicht mehr von den Schützen zu sehen sein wird und somit auch nicht mehr von den Laserstrahlen aus der Waffe getroffen werden kann.Control of functions on the projectile by laser beams and the range for reliable control ultimately depends on the power of the laser emitter built into the weapon. With a laser power of 10W (green) it is possible to achieve reliable control of the projectile functions at a distance of up to approx. 700m. If the laser power is increased accordingly, the range can be increased. With 50W laser power you can still control a projectile well at a distance of up to 1500m. Of course, for the large caliber projectiles that fly 20km or more, more powerful laser emitters are required. If the range is too long, the laser control no longer makes sense, because the projectile will no longer be visible to the shooter due to the curvature of the earth and therefore can no longer be hit by the laser beams from the weapon.
Die Kopplung des Projektils mit einer Kapsel, die zuvor fertig hergestellt wird, die mit allen Steuerelementen und Sensoren ausgestattet ist, vereinfacht die Herstellung enorm, weil kaum großartige Änderungen am Projektil selbst vorgenommen werden müssen. Die Elemente in die Kapsel können eingegossen werden oder die Kapsel kann aus einer Legierung, einem Plexiglas, Polykarbonat, Kunststoff, Kunst-Harz oder sonstwas bestehen. Es gibt eine Reihe von Kunst-Harzen, wie z.B. Acrylharz, Alkydharze, Polyurethanharze, Polyamidharz, Vinylesterharz, Phenolharze (Phenol-Formaldehyd-Harz, PF-Harz), Aminoplaste, Epoxidharze, Polyesterharze, ABS-Harze, etc. Durch das Gewinde wird sie einfach an das Projektil eingeschraubt und fertig ist das Ganze. Zu beachten ist dabei, dass die Kapsel um die Rotationsachse gut ausgewuchtet sein muss, um keinen unerwünschten Unwucht oder Schwingbewegungen während des Dralls zu erzeugen.Coupling the projectile with a pod that is pre-manufactured and equipped with all the controls and sensors greatly simplifies manufacture because few major modifications need to be made to the projectile itself. The elements in the capsule can be cast, or the capsule can be made of alloy, plexiglass, polycarbonate, plastic, synthetic resin or whatever. There are a number of synthetic resins, such as acrylic resin, alkyd resin, polyurethane resin, polyamide resin, vinyl ester resin, phenolic resin (phenol-formaldehyde resin, PF resin), amino resin, epoxy resin, polyester resin, ABS resin, etc. Through the thread simply screw it onto the projectile and you're done. It should be noted that the capsule must be well balanced around the axis of rotation in order not to generate any unwanted imbalance or swinging movements during the twist.
Zu erwähnen ist, dass eine Lenkung des Projektils bei den drallstabilisierten Projektilen nicht die Änderung der Richtung der Längsachse bedeutet. Die bleibt stets parallel angeordnet, wie am Anfang beim Verlassen des Waffenlaufs, bzw. das Projektil wird nur hin und her seitlich oder oben / unten verschoben, aber sein Drehimpuls hält das Projektil stets so gerichtet, wie es abgefeuert wurde.It should be mentioned that steering the projectile in spin-stabilized projectiles does not mean changing the direction of the longitudinal axis. It always stays parallel, like initially when exiting the gun barrel, or the projectile is just shifted back and forth sideways or up/down, but its angular momentum always keeps the projectile pointed as it was fired.
BezugszeichenlisteReference List
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11
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Projektil / Geschossprojectile / missile
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22
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Heck des Projektilstail of the projectile
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33
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Lichtfenster / ringförmige LichtfensterLight window / ring-shaped light window
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44
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Farbfilter / Lichtfilter bzw. Laserfilter (Laserschutzfilter)Color filter / light filter or laser filter (laser protection filter)
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55
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Waffeweapon
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66
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Laserstrahlerlaser emitter
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77
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Laserstrahllaser beam
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88th
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Aktoren / AktuatorenActuators / Actuators
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99
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Lichtleiterlight guide
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1010
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Steuerungsteering
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1111
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Kammerchamber
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1212
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Mini-Flügel / Lenk- oder Leit-FlügelMini wing / steering or guiding wing
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1313
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Energie-Quelleenergy source
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1414
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Fenster in Form von konzentrischen RingenWindows in the form of concentric rings
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1515
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Mittelpunkt am Heck des ProjektilsCenter point at the tail of the projectile
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1616
-
ZielGoal
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1717
-
Lichtablenkelementlight deflector
-
1818
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Laserstrahl-ZweigLaser beam branch
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1919
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Sensorsensor
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2020
-
Steuerungsteering
-
2121
-
Hauptstrahl / Laserstrahlmain beam / laser beam
-
2222
-
Kontrollstrahlcontrol beam
-
2323
-
Reflektor / Spiegelreflector / mirror
-
2424
-
reflektierter Laserstrahlreflected laser beam
-
2525
-
Punktstrahl / LichtpunktPoint beam / point of light
-
2626
-
optisches Erfassungs-Systemoptical detection system
-
2727
-
auf das Zielobjekt abgegebener Laserstrahl (Leitstrahl)Laser beam (guide beam) emitted onto the target object
-
2828
-
Punktstrahl auf dem angepeilten ZielobjektSpot beam on the aimed target object
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2929
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Schubkraft-Düsen am ProjektilThrust nozzles on the projectile
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3030
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drehbarer Kernrotatable core
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3131
-
Heck des Kernstail of the core
-
3232
-
Polarisationsfilterpolarizing filter
-
3333
-
Initialzünderprimer
-
3434
-
Explosionsmittel / Zündstoff Sprengsatz / TreibladungExplosive / incendiary explosive device / propellant
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3535
-
Kammer mit TreibladungChamber with propellant charge
-
3636
-
Röhrchen-Strukturtubular structure
-
3737
-
Kleine RöhrchenSmall tubes
-
3838
-
Öffnungen an den Röhrchenopenings in the tubes
-
3939
-
Längsachse des ProjektilsLongitudinal axis of the projectile
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4040
-
Innen-Wände der Röhrcheninner walls of the tubes
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4141
-
Punkt seitlich am ProjektilPoint on the side of the projectile
-
4242
-
Elektroventilelectrovalve
-
4343
-
Gasgeneratorgas generator
-
4444
-
Licht-Diodelight diode
-
4545
-
Laserdiodenlaser diodes
-
4646
-
Polarisations-Filter direkt an den LaserstrahlerPolarization filter directly to the laser emitter
-
4747
-
Halbleiter-Steuerung in das Projektil eingebautSemiconductor control built into the projectile
-
4848
-
Kreise / kreisförmige LichtfensterCircles / circular windows of light
-
4949
-
kleiner Spiegel am Mittelpunkt des Projektil-Heckssmall mirror at the center of the projectile tail
-
5050
-
Ringspiegel / Ring aus einem Reflektor oder SpiegelRing mirror / ring made of a reflector or mirror
-
5151
-
Kleine SolarzelleSmall solar cell
-
5252
-
Kondensatorcapacitor
-
5353
-
Lichtquellelight source
-
5454
-
LEDLEDs
-
5555
-
Projektil-Patroneprojectile cartridge
-
5656
-
Lichtleiter für die Patrone / HülseLight guide for the cartridge / sleeve
-
5757
-
elektromagnetische Spuleelectromagnetic coil
-
5858
-
elektronischer Stromreglerelectronic current regulator
-
5959
-
Waffenmagazingun magazine
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6060
-
Dauermagnetenpermanent magnets
-
6161
-
Waffen-Lauf / Abschuss-RohrGun barrel / launch tube
-
6262
-
kleine Elektroden am Projektilsmall electrodes on the projectile
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6363
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Lade-Elektrodencharging electrodes
-
6464
-
Starker SprengsatzStrong explosive device
-
6565
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Laserentfernungsmesserlaser rangefinder
-
6666
-
Steuerklappencontrol flaps
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6767
-
Elektromagnetenelectromagnet
-
6868
-
Piezoelementepiezo elements
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6969
-
Bildsensorimage sensor
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7070
-
Linsen- oder Spiegel-SystemLens or mirror system
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7171
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Lichtreflektoren in Form kleiner Punkten am Projektil-HeckLight reflectors in the form of small dots on the projectile tail
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7272
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Punkreflektor in der Mitte des Projektil-HecksPunk reflector in the center of the projectile tail
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7373
-
Steuereinheitcontrol unit
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7474
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Zeiterfassungs-Schaltungtimekeeping circuit
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7575
-
IR-SensorenIR sensors
-
7676
-
Auswerteeinheitevaluation unit
-
7777
-
Laserstrahl in IR-BereichLaser beam in IR range
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7878
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Photosensor oder Photodiodephotosensor or photodiode
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7979
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kleine bewegliche Flügel / Lenk-Flügelsmall moving wings / steering wings
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8080
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Piezoelementepiezo elements
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8181
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Dauermagnetpermanent magnet
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8282
-
In Waffen-Abschussrohr eingebauten ElektromagnetenElectromagnet built into weapon launch tube
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8383
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Außenhülle, Außenhaut des ProjektilsShell, shell of the projectile
-
8484
-
Bimetall-Elementebimetallic elements
-
8585
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weitere Piezoelementeother piezo elements
-
8686
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Schub-Düsen am Heck des ProjektilsThrust nozzles at the rear of the projectile
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8787
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Reflektor in Form eines KegelsReflector in the shape of a cone
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8888
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Ummantelungsheathing
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8989
-
Pyramide oder Pyramiden-StumpfPyramid or truncated pyramid
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9090
-
Stumpfflächestump surface
-
9191
-
kleiner Reflektorsmall reflector
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9292
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Ring-Reflektorring reflector
-
9393
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Kardanaufhängunggimbal
-
9494
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Kugel-Gelenkball joint
-
9595
-
KugelBullet
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9696
-
Kugelpfanneball socket
-
9797
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in die Kugel eingebaute Dauermagnetenpermanent magnets built into the ball
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in die Kugelpfanne eingebaute ElektromagnetspulenElectromagnetic coils built into the ball socket
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Gelenk oder flexibles Teiljoint or flexible part
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Fenster am Projektil in Form von KreissektorenWindows on the projectile in the form of sectors of a circle
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Sprengsatzes im Projektilexplosive device in the projectile
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Peripherie Spiegelperiphery mirror
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Blende-Funktion LichtleiterAperture function light guide
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Ring-Spiegelring mirror
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Lichtkonverterlight converter
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Kammer für Gas-SpeicherungChamber for gas storage
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Kleine Düse (für den Zusatz-Antrieb)Small nozzle (for the additional drive)
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steuerbares Sperrventilcontrollable check valve
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Schießpulver, Treibmittel, Treibladung oder Raketen-TreibstoffGunpowder, propellant, propellant, or rocket fuel
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kleine Linsesmall lens
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Behälter (Kammer)container (chamber)
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Verschluss am Behälter oder eine KlappeClosure on the container or a flap
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Wabenstruktur der Blendehoneycomb structure of the screen
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Kleine RöhrchenSmall tubes
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Achsen der Röhrchenaxes of the tubes
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Arm / Teleskoparm oder Hebel, in dem der Laserstrahler befestigt istArm / telescopic arm or lever in which the laser emitter is attached
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Kapselcapsule
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Gewindethread
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Elektromotoren oder Elektromagneten für den Arm des LaserstrahlersElectric motors or electromagnets for the arm of the laser beam
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feine Bohrungen am Projektilfine bores on the projectile
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Piezoventile als Düsenventile (mit Piezoelemente)Piezo valves as nozzle valves (with piezo elements)
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Kammer mit einer Flüssigkeitchamber with a liquid
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Hügelhill
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Faltewrinkle
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raue Flächerough surface
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Schuppenförmige PlättchenScale-shaped plates
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Flüssigkeitsstrahl / Aerosol-StrahlLiquid jet / aerosol jet
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IR-LaserIR laser
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Rohrleitungpipeline
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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US 7963442 B2 [0009]US 7963442 B2 [0009]
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US 6666402 [0010]US6666402 [0010]
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EP 2165152 B1 [0012]EP 2165152 B1 [0012]
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US 20140326824 A1 [0013]US20140326824A1 [0013]
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EP 1309831 B1 [0014]EP 1309831 B1 [0014]
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DE 201605 A [0015]DE 201605 A [0015]
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US 4565340 A [0016, 0019]US4565340A [0016, 0019]
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DE 102008007435 B4 [0017]DE 102008007435 B4 [0017]
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DE 60021822 T2 [0018]DE 60021822 T2 [0018]
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DE 102005035829 B4 [0020]DE 102005035829 B4 [0020]
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US 6588700 B2 [0021]US 6588700 B2 [0021]
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DE 2833079 C1 [0022]DE 2833079 C1 [0022]
