Verbesserung von Wetterdaten für die Feuerleitrechnung in der Artillerie:
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2011
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VERBESSERUNG VON WETTERDATEN FUER DIE
FEUERLEITRECHNUNG IN DER ARTILLERIE
VON DER FAKULTAET FUR MASCHINENBAU
DER HELMUT-SCHMIDT-UNIVERSITAET / UNIVERSITAET DER BUNDESWEHR HAMBURG ZUR
ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINER DOKTOR-INGENIEURIN / EINES
DOKTOR- INGENIEURS
GENEHMIGTE
DISSERTATION
VORGELEGT VON
TORBEN MEINE
AUS ITZEHOE
HAMBURG 2011
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1010351281
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VII
INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS XIII
TABELLENVERZEICHNIS XVI
ABKUERZUNGS- UND SYMBOLVERZEICHNIS XIX
1 EINLEITUNG 1
1.1 PROBLEMSTELLUNG 1
1.2 KONFIGURATION DER AUSGEWERTETEN TESTSCHIESSEN 2
1.3 VORGEHEN BEI DER AUSWERTUNG 3
1.3.1 MEAN POINT OF IMPACT (MPI) 3
1.3.2 RADIAL MISS DISTANCE (RMD) 4
1.4 HAUPTKOMPONENTENANALYSE 6
2 STAND DER TECHNIK 8
2.1 AUFSTELLUNG VON SCHUSSTAFELN 9
2.2 VORBEREITENDE RECHNUNGEN 10
2.3 METHODEN ZUR INTERPOLATION IN SCHUSSTAFELN 10
2.3.1 RECHENBEISPIEL FUER LINEARE INTERPOLATION 11
2.3.2 RECHENBEISPIEL FUER DIE BERUECKSICHTIGUNG WEITERER TERME 11
2.3.3 INTERPOLATION IN FLUGBAHNSCHAREN 13
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS VIII
2.4 FEUERLEITRECHNUNG NACH ICAO-STANDARDATMOSPHAERE 14
3 ZIELSETZUNG DIESER ARBEIT 16
3.1 KONZEPT WETTERDATENVERSORGUNG SYSTEM INDIREKTES FEUER 16
3.1.1 RANDBEDINGUNGEN DURCH DIE EINSATZSTRUKTUR DER ARTILLERIE 16
3.1.2 TECHNISCHE RANDBEDINGUNGEN 17
3.2 KONSEQUENZEN AUF DAS VORGEHEN IN DIESER ARBEIT 18
4 KONTEXT DIESER ARBEIT: DAS NATO-S 4-PROJEKT 20
4.1 NATO-WETTERDATENFORMATE 21
4.1.1 METCM 21
4.1.2 METGM 22
4.2 NABK 22
4.3 NAMK 23
4.3.1 METM 23
4.3.2 GMVERIFY 24
5 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 25
5.1 KLASSISCHES BAHNMODELL (NACH NIXDORFF, [46]) 25
5.2 MODIFIZIERTES PUNKT-MASSE-MODELL (MPMM) 25
5.3 CHARAKTERISIERUNG DES STROEMUNGSUMFELDES 28
5.4 AM GESCHOSS ANGREIFENDE KRAEFTE UND MOMENTE 30
5.5 WIDERSTANDSGESETZE 31
5.5.1 LINEARES WIDERSTANDSGESETZ 31
5.5.2 QUADRATISCHES WIDERSTANDSGESETZ 33
5.6 WEITERE EINFLUSSGROESSEN AUF DIE GESCHOSSBEWEGUNG 34
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS IX
5.6.1 BREMSMOMENT 34
5.6.2 DAEMPFUNGSMOMENT 35
5.6.3 MAGNUS-EFFEKT 35
5.6.4 PENDEL-MAGNUS-KRAFT UND-MOMENT 35
5.6.5 POISSON-EFFEKT 36
6 ERGEBNISSE 37
6.1 VERGLEICH VON MESSDATEN MIT MODELLDATEN 37
6.1.1 METHODE ZUR BEURTEILUNG DER SIGNIFIKANZ DER ERGEBNISSE 39
6.1.2 ERGEBNISSE: WTA WETTERSCHIESSEN MODELLDATEN 40
6.1.2.1 DIE VERWENDETE MUNITION ( [8]) 41
6.1.2.2 VERFUEGBARE MESSTECHNIK FUER DIE WTA-DURCHFUEHRUNG 41
6.1.2.3 CHARAKTERISIERUNG DER WETTERLAGEN WAEHREND DES WTA 42
6.1.2.4 ERGEBNISSE MIT MESSDATEN 43
6.1.2.5 MODELLDATEN: SPEZIFIKATIONEN 46
6.1.2.6 ERGEBNISSE MIT MODELLDATEN: DEUTSCHE METGMS (AGEOBW) . 47
6.1.2.7 ERGEBNISSE MIT MODELLDATEN: ALADIN-METGMS 49
6.1.2.8 ERGEBNISSE MIT MODELLDATEN: ARPEGE-METGMS 51
6.1.2.9 MODELLDATEN: GMVERIFY-METCMS 53
6.1.3 ERGEBNISSE: COMETFIRE 59
6.1.3.1 CHARAKTERISIERUNG DER WETTERLAGEN WAEHREND COMETFIRE . . .. 59
6.1.3.2 MESSDATEN-METCMS 59
6.1.3.3 MODELLDATEN: NULL-SZENARIO 60
6.1.3.4 VERGLEICH DER DATENQUELLEN 61
6.1.3.5 SIGNIFIKANZANALYSE 62
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS X
6.1.4 KERMETFIRE 62
6.1.4.1 CHARAKTERISIERUNG DER WETTERLAGEN WAEHREND KERMETFIRE . .. 62
6.1.4.2 MESSDATEN-METCMS 62
6.1.4.3 NLS 63
6.1.4.4 VERGLEICH DER DATENQUELLEN 64
6.1.4.5 SIGNIFIKANZANALYSE 64
6.1.5 FAZIT 64
6.2 MODIFIKATION VON WETTERMODELLDATEN: ASSIMILATIONSSZENARIOS 65
6.2.1 PROGNOSTISCHES SZENARIO (PNS) 65
6.2.1.1 THEORIE UND AUFBAU 65
6.2.1.2 WETTERMODEU MM5 IM KONTEXT DES PNS 65
6.2.1.3 MODELLDYNAMIK DES MM5 66
6.2.1.4 NESTING 67
6.2.1.5 NUDGING 68
6.2.1.6 PNS-VERSIONEN 68
6.2.1.7 RECHNUNG DES PNS AUF MULTIPROZESSOR-RECHNERN 69
6.2.1.8 ERGEBNISSE: COMETFIRE 71
6.2.1.9 ERGEBNISSE: KERMETFIRE 72
6.2.1.10 FAZIT 74
6.2.2 DIAGNOSTISCHES SZENARIO (DNS) 75
6.2.2.1 DNS-ALGORITHMUS 75
6.2.2.2 VERSIONEN 79
6.2.2.3 ANWENDUNG AUF COMETFIRE 80
6.2.2.4 ANWENDUNG AUF KERMETFIRE 80
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS XI
6.2.2.5 ENDGUELTIGE DNS-VERSION 81
6.2.2.6 FAZIT 85
6.2.3 SIGNIFIKANZANALYSE DER ASSIMILATIONSSZENARIOS 85
6.2.3.1 PNS 85
6.2.3.2 DNS 85
6.3 STATISTISCHE AUSWERTUNG DER TESTSCHIESSEN 86
6.3.1 COMETFIRE 87
6.3.2 KERMETFIRE 89
6.3.3 EINFLUSS DER UNTERSUCHTEN PARAMETER AUF DIE SCHUSSABLAGEN 90
6.3.4 WTA WETTERSCHIESSEN MODELLDATEN 91
6.3.5 UEBERTRAGUNG DER PCA-ERGEBNISSE AUF DIE GESCHOSSPHYSIK 94
7 FAZIT 97
7.1 VERGLEICH DER RADIALEN FEHLDISTANZEN IN ABHAENGIGKEIT VON DER
WETTERDATENQUELLE . 97
7.2 STATISTISCHE AUSWERTUNG VON TESTSCHIESSEN 98
8 AUSBLICK 100
8.1 WEITERER WEG DES PROJEKTES MOWIS 100
8.2 DIAGNOSTISCHE FELDER IN MESOSKALIGEN MODELLEN 103
A ANBANG 105
A.L NCEP-REANALYSEKARTEN ZU COMETFIRE 105
A.2 NCEP-REANALYSEKARTEN ZU KERMETFIRE 109
A.3 NCEP-REANALYSEKARTEN FUER DEN WTA WETTERSCHIESSEN MODELLDATEN 114
LITERATURVERZEICHNIS 120
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XII
LEBENSLAUF 125
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