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Einrichtung zur Flugzeitmessung von Geschossen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gleichzeitigen Messung mehrerer Flugzeitwerte eines mit Überschallgeschwindigkeit fliegenden Geschosses über verschiedeno Entfernungen.
Diese Messungen wurden bisher mit Hilfe von Spulen durchgeführt. Das vorher magnetisierte Geschoss erzeugt beim Flug ,durch eine Spule einen Spannungsstoss, der oszillographiech aufgezeichnet werden kann. Bei Verwendung mehrerer Spulen erhält man im Os:zillogramm eine Reihe von Impulsen, aus denen man bei gleichzeitiger Aufzeichnung einer Zeitmarke die Flugzeit entnehmen kann.
Diese Methode ist nur dann anwendbar, wenn es sich um Geschosse handelt, die eine genügende Eisenmenge besitzen. Da der Durchmesser der Spulen nicht beliebig gross gemacht werden kann, bleibt die Methode. auf den Beginn der Flugbahn beschränkt. Da. aber für die Aufstellung von Schuss- tafeln gerade Flugzeitwerte über grössere Entfernungen benötigt werden, muss man zur Ergänzung dieses Verfahrens doch noch Messungen Punkt für Punkt mit der Hippschen Uhr und Kontaktplatte, oder aber mit einer von Hand betätigten Stoppuhr vornehmen, wobei erhebliche Fehler auftreten können.
Diese schwer ins Gewicht fallenden Nachteile vermeidet die neue Messeinrich- tung durch Ausnutzung des bekannten physikalischen Effektes der Kopfwellenbildung beim Flug eines Gesehomes mit Überschallgeschwindigkeit. Die Erfindung besteht in der Verwendung von mehreren parallel geschalteten Mikrophonen, mit deren Hilfe die Kopfwelle des Geschosses auf seiner Bahn an mehreren Punkten messend verfolgt wird.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Fig. 1 ist die schematische Darstellung .der Messanordnung auf dem Schiessplatz.
Fig. 2 ist das zugehörige Schaltschema für die Mikrophone.
Fig. 3 ist eine für die Anordnung verwendbare '\'erstärkersehaltung.
Eine Anzahl von Mikrophonen, 1 bis 10, werden auf der Bahn in ausgemessenen Entfernungen voneinander aufgestellt. Beim Schuss erzeugt die Kopfwelle des Geschosses 2 der Reihe nach in jedem einzelnen Mikrophon einen Spannungsimpuls. Zur trägheits,- losen Auslösung werden einstellbare dynamische Mikrophone verwendet. Der Abstand der Membran von den Polschuhen des Permanentmagneten der Mikrophone wird so gewählt, dass beim Auftreffen der Kopfwelle des Geschosses auf das Mikrophon genügend grosse Impulse erhalten werden, ohne dass jedoch die Membran an den Polschuhen kleben bleibt.
Durch den im Ruhestand der Membran vergrösserten Abstand ergibt sich bereits eine gewisse Empfindlichkeitsminderung für Geräusche, deren Intensität kleiner ist als die der Kopfwelle .des Geschosses.
Diese Unterdrückung kleinerer Schallamplituden wird in der nachfolgenden Ver- stärkerschaltung noch weitergetrieben durch Verwendung eines Amplitudensiehes. Durch diese Massnahme werden die Voraussetzungen geschaffen, zur sauberen elektrischen Trennung der KopfwelJenimpulse von dem übrigen Frequenzgemisch (Mündungsknall- v, eile usw.).
Das geschieht in einem zwischen dem Registriergerät A und den Mikrophonen 1 bis 10 eingeschalteten Verstärker V. Eine Ausführungsmöglichkeit zeigt die Schaltung nach Fig. 2. Der Verstärker kann mit Traneformatorenkopplung oder mit einer Widerstandskondensatorkopplung a-b-c, d-e-f, - wie in Fig. 3 dar#,"tellt - ausgerüstet werden und weist. z. B. in der zweiten Stufe ein Amplitudensieb auf.
Die Gittervorspannutig dieser Röhre ist so eingestellt, dass mir die Spannungsspitzen der Kopfwellenimpulse, die ja grösser sind als die übrige Frequenzmischung, die folgende Röhre beeinflussen können. Auf diese Weise entfallen alle Störerscheinungen.
Die durch den Verstärker auftretende Zeitverzögerung geht nicht in die Messung ein, wenn der Verstärker genügend konstant ist, da ja. jeder Kopfwellenimpuls die gleiche Verzögerung erfährt. Der zeitliche Abstand wird also nicht geändert. Werden die Kopplungsglieder der einzelnen Stufen so dimensioniert, dass die Zeitkonstante etwa gleich der Auswertegenauigkeit der Zeitmessung wird, so erhält man eine fast. rechtwinklige Auslenkung der Oszillägraphensch.leife aus der Nullage, die entsprechend genau ausgewertet werden kann.
Die Impulse können zusammen mit einer Zeitmarke durch einen Schleifenoszillogra- phen aufgezeichnet werden, jedoch auch durch jedes beliebige andere Registriergerät. Falls der Ablauf des Registrierpapiers genügend konstant ist, kann auch auf die Zeitmarke verzichtet werden. Aus dem Abstand der aufgezeichneten Impulse der Zeitmarke bezw. der Papiergeschwindigkeit ergeben sich die einzelnen Zeitwerte. Ist der Abstand der einzelnen Auslösemikrophone bekannt, so lä.sst sich für jeden Flugzeitwert auch in dem entsprechenden Intervall die mittlere Geschwindigkeit des Geschosses erreichen.
Die Sehreibeeinrichtung kann auch durch eine Reihe von Zählwerken oder -Uhren ersetzt werden, an denen die einzelnen Teilflugzeiten sofort nach dem Sehuss angegeben werden können. Dadurch wird das Gerät dann in eine Form gebracht, die allen Anforderungen des praktischen Schiessbetriebes in bezug auf Schnelligkeit und sofortige Wertangabe gerecht wird.
Beispielsweise kann jeder Mikrophonimpuls eine Uhr mit, unmittelbarer Ablesung steuern, wobei die zuerst ansprechende Uhr die jeweils nachfolgende zur Messung einschaltet. Das kann so geschehen, dass jedes Mikrophon eine Kippschaltung steuert, die derart eingerichtet ist, dass sie nach erfolgtem Kippen sowohl die Uhr betätigt, als auch die Umschaltung auf die nächste Uhr oder Ableseeinrichtung vornimmt. Natürlich
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kann dieser Effekt auch auf andere Weise ausgenutzt werden. Die geschilderte Lösung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar.
Die beschriebene Messcinrichtung hat also gegenüber der Spulenmethode folgende Vorteile: 1. Die Messung kann mit gleichbleibender Genauigkeit auf der ganzen Bahn durchgeführt werden, solange :eine Kopfwelle vorhanden ist.
. Es können beliebig viele Messstellen 22 verwendet werden, auch auf grössere Entfernungen.
3. Die Messeinrichtung ist unabhängig von dem Material der verwendeten Geschosse. 4. Vor dem Boschluss ist eine Vorbehand- lung der Geschosse (z. B. Ma.gnetisierung usw.) nicht erforderlich.
5. Die absolut trägheitslose Auslöseein- richtung vermeidet die bekannten Fehler anderer mechanischer Auslöseeinrichtungen (z. B. Anschlussscheiben). Eine Beeinflussung des Geschosses durch die Messeinrichtung tritt nicht auf.
6. Es kann an einem einzigen Schuss die ganze Flugzeitkurve gemessen werden.
7. Wesentliche Munitions- und Zeiter- spawnis.s-e beim Besichuss.
Wegen der Veränderlichkeit der Geschwindigkeit des Geschosses auf der Bahn ändert sich auch der Macheche Winkel a und damit die Strecke, die das Geschoss vom Mikrophon entfernt ist beim Auftreffen der Kopfwelle. Für diese Entfernung ist auch die Flugbahn des Geschosses massgebend, weshalb aus beiden Angaben die registrierte Flugzeit rechnerisch korrigiert werden muss.
Ist die Flugbahn nicht bekannt, so kann man sie auch experimentell dadurch bestimmen, dass man mehrere Flugzeitmessungen auf verschiedene Entfernungen, durchführt. Aus der Differenz der Flugzeitwerte für -die gleichen Entfernungen lässt sich rechnerisch die Flugbahn ermitteln. Man kann die Flugbahn auch durch einen Beschuss auf nur eine Entfernung ermitteln, wenn man ausser dem eigentlichen Auslösemikrophon in der Schussbahnmitte seitlich davon ein zweites Mikrophon anordnet. Aus dem Abstand der Impulse dieser beiden Mikrophone lässt sich auch die Flughöhe .des Geschosses und aus mehreren derartigen Aufzeichnun- gen < die Flugbahn des Geschosses ermitteln.
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Device for time-of-flight measurement of projectiles. The invention relates to a device for the simultaneous measurement of several time-of-flight values of a projectile flying at supersonic speed over different distances.
These measurements were previously carried out with the aid of coils. The previously magnetized bullet generates a voltage surge through a coil during flight, which can be recorded on an oscillograph. If several coils are used, the Os: zillogram produces a series of pulses from which the flight time can be taken while recording a time stamp.
This method can only be used if the projectiles involved have a sufficient amount of iron. Since the diameter of the coils cannot be made arbitrarily large, the method remains. limited to the beginning of the flight path. There. However, to set up shooting tables, time-of-flight values over greater distances are required, in order to supplement this procedure, measurements must be made point by point with the Hipp clock and contact plate, or with a manually operated stopwatch, which can result in considerable errors .
The new measuring device avoids these serious disadvantages by utilizing the known physical effect of head wave formation when flying a sight at supersonic speed. The invention consists in the use of several microphones connected in parallel, with the aid of which the head wave of the projectile is tracked on its path by measuring at several points.
The subject of the invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment.
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Fig. 1 is the schematic representation of the measuring arrangement on the firing range.
Fig. 2 is the associated circuit diagram for the microphones.
Fig. 3 is a '\' booster frame useful for the arrangement.
A number of microphones, 1 to 10, are placed on the track at measured distances from one another. When firing, the head wave of projectile 2 generates a voltage pulse in sequence in each individual microphone. Adjustable dynamic microphones are used for inertia-free triggering. The distance between the membrane and the pole pieces of the permanent magnet of the microphones is chosen so that when the head wave of the projectile hits the microphone, sufficiently large pulses are obtained without the membrane sticking to the pole pieces.
The increased distance when the membrane is at rest already results in a certain reduction in sensitivity to noises whose intensity is less than that of the head wave of the projectile.
This suppression of smaller sound amplitudes is driven even further in the subsequent amplifier circuit by using an amplitude detector. This measure creates the prerequisites for a clean electrical separation of the head whale impulses from the rest of the frequency mix (muzzle bang, hurry, etc.).
This takes place in an amplifier V connected between the recording device A and the microphones 1 to 10. One possible embodiment is shown in the circuit according to FIG. 2. The amplifier can be equipped with a transformer coupling or a resistor capacitor coupling abc, def, - as shown in FIG. "tellt - be equipped and has, for example, an amplitude sieve in the second stage.
The grid prestressing of this tube is set so that the voltage peaks of the head wave impulses, which are larger than the rest of the frequency mix, can affect the following tube. In this way, there are no disturbances.
The time delay caused by the amplifier is not included in the measurement if the amplifier is sufficiently constant, because yes. every headwave pulse experiences the same delay. The time interval is therefore not changed. If the coupling elements of the individual stages are dimensioned in such a way that the time constant is approximately equal to the evaluation accuracy of the time measurement, an almost is obtained. Right-angled deflection of the Oszillägraphensch.leife from the zero position, which can be evaluated accordingly.
The pulses can be recorded together with a time stamp by a loop oscillograph, but also by any other recording device. If the course of the recording paper is sufficiently constant, the time stamp can be dispensed with. From the distance between the recorded pulses of the time mark respectively. the individual time values result from the paper speed. If the distance between the individual trigger microphones is known, the mean velocity of the projectile can be achieved for each time-of-flight value in the corresponding interval.
The visual grater can also be replaced by a number of counters or clocks, on which the individual partial flight times can be indicated immediately after the sight. As a result, the device is then brought into a form that meets all the requirements of practical shooting in terms of speed and immediate value indication.
For example, each microphone impulse can control a clock with immediate reading, whereby the clock that responds first switches on the subsequent one for measurement. This can be done in such a way that each microphone controls a toggle switch which is set up in such a way that, after it has been tilted, it both operates the clock and switches to the next clock or reading device. Naturally
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this effect can also be exploited in other ways. The solution described is only an exemplary embodiment.
The described measuring device has the following advantages over the coil method: 1. The measurement can be carried out with constant accuracy over the entire path as long as: a head wave is present.
. Any number of measuring points 22 can be used, even over greater distances.
3. The measuring device is independent of the material of the bullets used. 4. The bullets do not need to be pre-treated (e.g. magnetization, etc.) before the Bosch closing.
5. The absolutely inertia-free release device avoids the well-known errors of other mechanical release devices (eg connecting disks). The projectile is not influenced by the measuring device.
6. The entire time-of-flight curve can be measured on a single shot.
7. Essential ammunition and time spawnis.s-e during the visit.
Due to the variability of the speed of the projectile on the path, the Macheche angle a and thus the distance that the projectile is away from the microphone also changes when the head wave hits. The flight path of the projectile is also decisive for this distance, which is why the registered flight time must be corrected mathematically from both details.
If the flight path is not known, it can also be determined experimentally by performing several time-of-flight measurements at different distances. The flight path can be calculated from the difference between the time-of-flight values for the same distances. The trajectory can also be determined by shooting at only one distance if, in addition to the actual trigger microphone, a second microphone is arranged in the center of the firing path to the side of it. The flight height of the projectile can also be determined from the distance between the impulses of these two microphones, and the flight path of the projectile can be determined from several such recordings.