Teknisk tillämpningsövning, algoritm i en funktionsmodell för BONUS

Karin Franzén, Anders Berglund

Kaptenerna Karin Franzén och Anders Berglund genomförde Artilleriets Taktiska Program 2004/2005.

Teknisk tillämpningsövning (TTÖ), algoritm i en funktionsmodell för BONUS

Bakgrund

155 mm BONUS är en måldetekterande substridsdelsgranat som söker och utlöses mot varma pansrade mål. Granaten innehåller två substridsdelar där verkansdelen utgörs av RSV generation IV där detektorn reagerar på övertemperatur i förhållande till omgivningen. BONUS är under införande till armén och därvidlag har Artilleriregementet ansvar för framtagandet av skjutregler samt bestämmelser för skjutning med BONUS.

Uppgiften

Tag fram en algoritm som styr vilken ammunitionsinsats (aminsats) som krävs för varierad verkan i olika mål med BONUS. Algoritmen ska vara användbar i ett beslutsstöd för att snabbt optimera aminsats och pjäsval i en stridsledningssituation. Utarbeta funktionsmodell för digitalt observationsplatskort (OPL-kort) avseende BONUS avsett för ett beslutsstöd.

Uppgiftens innebörd

Utifrån ett antal faktorer, efter identifiering, ta fram en algoritm för optimerad aminsats. Studera tidigare TTÖ:s resultat för att kunna identifiera ytterligare simuleringsbehov. Sök matematiska sammanhang mellan faktorerna och antalet skott utifrån simuleringar. Algoritmen inarbetas sedan i en funktionsmodell som skall kunna nyttjas i ett beslutsstöd. Simuleringarna genomförs i SIMBON som är ett EXCEL-baserat program enligt Monte Carlo-modell.1

1 Monte Carlo simulering: upprepade simuleringar med samma indata för att skapa ett statistiskt säkert underlag.

Bonus Avgränsningar och förutsättningar

Förutsättningar •Underlag och data från TTÖ 03/04 är fakta. Mål begränsas till de två typmål som nyttjas i tidigare TTÖ, dvs pansarskyttefordon (psk) och stridsvagn (strv). •Nedkämpa (nk) är enda elduppgiften för

BONUS och sker med säkert eldtekniskt underlag. •Normerat väder och klimatzon utifrån

SIMBON´s sex olika scenarion, vilka omfattar olika årstider, tid på dygnet och väderleksförhållanden nyttjas. •SIMBON tar hänsyn till falskmål ex. varma stenar inom målytan samt målens inbördes placering inom densamma. •Uppgiftsställningen kräver inte att typ av beslutsstöd analyseras.

Avgränsningar •Utvärdering sker enbart på skjutavstånd 4 - 35 km. •Endast målyta 200 x 200m analyseras, vilket innebär samma resultat oavsett skjutriktning. •Aminsats mot mål i bebyggelse eller rörligt mål utvärderas inte.

Genomförande

Inledningsvis i arbetet togs faktorer fram som påverkar aminsatsen. Därefter prioriterades, definierades faktorerna och ett fåtal avgränsades bort. Framtagna faktorer som påverkar aminsatsen är skjutavstånd, varierad verkan och måltyper. Vidare bearbetades varje faktor separat, fakta från redan genomförda simuleringar sammanställdes varvid behov av flertalet simuleringar kunde identifieras och genomföras.

Resultaten presenterades sammanställt grafiskt i syfte att söka kopplingen mellan faktorn och antalet skott. Arbetet fortskred genom att utarbeta ekvationer som sedan integrerades och omvandlades något för att kunna verka i hela användningsområdet.

En funktionsmodell utarbetades i EXCEL och där infogades framtagna ekvationer för att slutligen få en algoritm som presenterar optimerad aminsats.

Vid verifiering testades olika fall i modellen. Dessa kontrollerades gentemot genomförda simuleringar samt framtaget OPLkort.

Funktionsmodell.

Utgångspunkt vid framtagandet av funktionsmodellen är att den skall nyttjas av stridsledare/bekämpningsledare som har stöd i förvalda alternativ vad det gäller verkansgrad, typ samt antal elementarmål. Förvalen för verkansgraden (30% och 50%) och typ av elementarmål är grundade på tidigare TTÖ. Under arbetet framkom det ett behov av att vid nk av singelmål erhålla en högre verkansgrad än 50%, efter analys fastställdes denna till 80%.

Beräkning av 30% och 50% verkansgrad genomförs med olika linjära ekvationer beroende på skjutavstånd. Ekvationen för 80% verkansgrad är ickelinjär.

Nästa faktor att ta hänsyn till är typ samt antal av elementarmål, default i funktionsmodellen är fem pansarskyttevagnar. Simuleringar har visat att för att uppnå samma verkan mot motsvarande antal stridsvagn åtgår dubbel aminsats. Kombination av stridsvagn och pansarskyttevagn

är möjlig, 1 – 10 i antal. Procentuell beräkning sker mellan fördelningen av elementarmål. Antal skott presenteras som hela antal skott.

Steg 1: Tar fram grundläggande aminsats (n) utifrån aktuellt skjutavstånd (A) och antal elementarmål (a).

Ekv < 12 km och antal elementarmål (1-10) = n n = 0,82a + 0,928 + 0,1A Ekv > 12 km och antal elementarmål (1-10) = n n = ( 0,00002*A + 0,58)a + 0,158A

Steg 2. Räknar ut aminsats för 50% verkansgrad utifrån andelen psk(apsk) resp. strv(astrv) i förhållande till totala antalet elementarmål(a). Steg 3. Erhåller 30% verkansgrad genom att dividera aminsatsen för 50%.

Verkansgrad i % ; Verkansgrad 50% = n50 = n50 Verkansgrad 30% = n30 = n50/2

Flödesschema i algoritmen för singelmål 80%. Steg 1. Tar fram grundläggande aminsats (n) utifrån aktuellt skjutavstånd.

Ekv för singelmål 6-35 km n = - 0,00019A3 + 0,017A2 - 0,075A + 5,8

Steg 2. Räknar ut aminsats för 80% verkansgrad utifrån typ av elementarmål.

Typ av elementarmål; n80= n * apsk /a + 2n*astrv/a

Typ av elementarmål;

n50= n * apsk /a + 2n*astrv/a

Verifiering av funktionsmodell

Kontinuerlig kontroll av resultat har genomförts och första kontrollen var att jämföra

Bilden utvisar aminsatsen för 50% verkansgrad för fem elementarmål på 200 x 200 m.

värden erhållna utifrån framtagna ekvationer med resultat från grundsimuleringar. Senare i arbetet påbörjades identifiering av verifieringsbehov för att kunna kvalitetssäkra funktionsmodellen. Verifieringen indelades i två olika typer; en typ där resultat saknades från grundsimuleringar, den andra typen där erhållna resultat identifierade olikheter mellan funktionsmodell och resultat från grundsimuleringar. Slutligen verifierades funktionsmodellens resultat mot OPL-kortet i syfte finna eventuella avvikelser i antal skott. Skjutavståndet i OPL-kortet är indelat i tre intervaller; <12 km, 12-20 km och >20 km vilket i jämförelsen resulterar i en avvikande aminsats på ett (1) skott vid intervallgränserna.

Slutsatser och Sammanfattning

Eldledaren bör nyttja målrapportering framför eldsignalering, vilket innebär att eldledaren beskriver målet i utbredning, typ och antal elementarmål. Funktionsmodellen bör användas av stridsledare/bekämpningsledare där prioritering och verkansgrad fastställs. Stridsledaren har även direktkontakt med högre chef vilket möjliggör snabba förändringar i målprioritet.

Optimerad verkansgrad vid singelmål är 80%. Mellan 75% och 80% är förändringen i aminsats 1 skott på respektive skjutavstånd. Mellan 80% och 90% är förändringen i aminsats 50%, vilket ej är stridsekonomiskt försvarsbart. Skillnaden mellan 75% och 80% är däremot en rimlig ökning av aminsatsen för att öka verkansgraden.

Antalet skott för 30% verkansgrad erhålls genom att dividera aminsatsen för 50% verkansgrad med 2 oavsett typ av elementarmål. Vid verifiering av skjutavstånd kontrollerades beräkningen av ekvationen eftersom den nyttjar olika konstanter på var sida om 12 km. Simuleringens medelvärde av 6 skott gav 49% verkansgrad, vilket är för lågt. Algoritmen beräknar antalet skott till 7 st vilket ger en verkansgrad på 54 %. Följaktligen säkerställer algoritmen minst 50% verkansgrad då det förvalts i funktionsmodellen.

Algoritmen möjliggör beräkningar för skjutavstånd upp till 35 km, dock är avstånd överskridande 26 km beräknade utifrån ballistik för ett L39 eldrör. Detta innebär viss osäkerhet i resultaten avseende skjutavstånd över 26 km eftersom spridningsbilden härrör från L39 eldrörsballistik.

Utifrån faktorerna tar algoritmen fram den exakta aminsatsen för angiven verkansgrad, vilket ger det mest stridsekonomiska nyttjandet av BONUS.

Fortsatta studier

Under arbetets gång har följande områden identifierats för fortsatta studier: •Införandet av Archer med nytt eldrör innebär ny ballistik som i sin tur medför ytterligare studier av framför allt skjutavstånd. •Funktionsmodellen kan vidareutvecklas genom att kunna välja koordinatsystem, steglös gradering av verkan och pjäsval utifrån skjutriktning och aminsats. •Framtagning av optimalt riktmönster för stora och oregelbundna mål. •Algoritm med funktionsmodell för samtliga ammunitionstyper. •Kontroll och eventuell uppdatering av algoritm och funktionsmodell avseende införande BONUS version 2.