Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schiessziel mit elektronischer Schusslageermittlung mit einem Zielbild und mit um die Zielbildzentrumachse verteilt angeordneten gegen diese gerichteten akutstischen Wandlern, welche die von einem Geschoss erzeugte Knallwelle in elektrische Impulse wandelt, deren zeitliche Differenz der Schusslageermittlung dient. Derartige Schiessziele sind bekannt und beispielsweise in der schweiz. Patentschrift 526 763 beschrieben. Bei diesen bekannten Schiesszielen sind die akustischen Wandler auf einem die Zielbildzentrumachse konzentrisch umgebenden Messkreis angeordnet. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die Schusslage in einem Polar-Koordinatensystem ermittelt.
Sie besitzt den Nachteil, dass sie um eine hohe Genauigkeit in der Bestimmung der Schusslage zu errei ched, eine hohe Anzahl von akustischen Wandlern benötigt und hierdurch in der Herstellung kostspielig wird.
Die vorliegende Erfindung will ein Schiessziel der erwähn ten Art derart verbessern, dass es mit einem geringen konstruktiven Aufwand eine hohe Genauigkeit in der Bestimmung der Schusslage ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass in Richtung der Zielbildzentrumachse gesehen vier stabförmige akustische Wandler je auf einer der vier Seiten eines das Zielbild umschliessenden Viereckes mit mindestens angenähert 90" Eckwinkeln angeordnet sind, dass sich jeder akustische Wandler mindestens über den Bereich der Projektion des Zielbildes auf die entsprechende Seite des Vierekkes erstreckt und dass von den einander gegenüberliegenden akustischen Wandlern jeweils einer positive und der andere negative Impulse erzeugt, zum Zwecke, die Schussanlage in einem kartesischen Koordinatensystem festzulegen, dessen Zentrum auf dem Zielbildzentrum liegt und dessen Achsen parallel zu den akustischen Wandlern liegen.
Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schiessziel mit stabförmigen akustischen Wandlern, Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockschema einer elektronischen Übertragungs- und Auswertungsvorrichtung,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines akustischen Wandlers.
Das in Fig. 1 gezeigte Schiessziel entspricht einer in 300 m Schiess-Ständen üblichen A-Scheibe auf einem Holzrah- men 1. Die Vorderseite des Schiesszieles trägt das Zielbild 2, das, wie üblich, auf eine auf den Holzrahmen 1 aufgezogene Kunststoff-Folie aufgedruckt ist. In Fig. 1 ist die rechte Hälfte der Kunststoff-Folie mit dem Zielbild 2 weggelassen.
Die Rückseite des Schiesszieles ist gleichfalls mit einer Kunst stoff-Folie bespannt. Der Holzrahmen 1, die das Zielbild 2 tra gende Kunststoff-Folie und die rückseitige Kunststoff-Folie umschliessen einen Hohlraum. In diesem Hohlraum und innerhalb des Holzrahmens 1 befinden sich vier akustische Wandler 3, 4, 5 und 6, welche mit je zwei Gummizapfen 7 klemmend in den Holzrahmen 1 gesteckt sind. Die vier akustischen Wandler 3, 4, 5 und 6 sind achssymmetrisch um die zZentrumsachse 17 des Zielbildes 2 angeordnet und stabförmig ausgebildet Die akustischen Wandler 3, 4, 5, 6 sind auf die vier Seiten eines Rechteckes 22 angeordnet, das in Richtung der Zielbildzentrumachse 17 das Zielbild 2 umschliesst.
Die beiden seitlich angeordneten akustischen Wandler 3 und 4 erstrecken sich über die Höhe D des Zielbildes 2, wogegen sich die akustischen Wandler 5 und 6 über die Breite E des Zielbildes 2 erstrecken. Grundsätzlich erstreckt sich jeder akustische Wandler über den Bereich der Zielbildprojektion auf die entsprechende Rechteckseite, so dass eine von einer Durchschussstelle S ausgehende Kopfknallwelle zu jedem akustischen Wandler eine rechtwinklig orientierte Durchmesserlinie besitzt Die Wirkrichtung der vier akustischen Wandler 3, 4, 5, 6 ist gegen die Zentrumsachse 17 des Zielbildes 2 gerichtet. Die Achsen 18 und 19 bilden Ordinate und Abszisse in einem karthesischen Koordinatensystem, dessen Nullpunkt auf der Zielbildzentrumachse 17 liegt.
Die Ermittlung der Schusslage erfolgt primär mit Bezug auf diese Koordinatenachsen 18 und 19, weshalb die akustischen Wand ler 3, 4, 5 und 6 zu einer dieser Axen parallel orientiert sind.
Von jedem Wandler 3 bis 6 führen zwei nicht dargestellte elektrische Leitungen zu je einem ausserhalb des Schiesszieles liegenden Verstärkerkasten. Grundsätzlich ist es ohne Bedeutung, ob die Entfernung A zwischen dem seitlichen Wand ler 3 und 4 grösser, gleich oder kleiner als die Entfernung B zwischen den Wandlern des anderen Wandlerpaares 5, 6 ist, sofern die voranstehenden Bedingungen eingehalten sind.
Ebensowenig muss die Zielbildzentrumachse durch den Mittelpunkt des Rechteckes 22 gehen.
Fig. 2 zeigt einen akustischen Wandler 5 im Schnitt. In einem Grundkörper 8 aus Isoliermaterial, z. B. Phenolharz, ist eine Längsnut 9 eingearbeitet. An beiden Seiten des Grundkörpers 8 ist eine leistenförmige Erhöhung 10 und 11 vorgesehen. Auf diesen Erhöhungen 10 und 11 ist ein dünner Plexiglasstreifen 12 mit einem Zweikomponentenkleber befestigt. In die Längsnut 9 sind zwei im Querschnitt leicht gebogene Metallgewebestreifen 13 und 14 derart eingelegt, dass ihre konvexen Seiten einander zugekehrt sind. Die Metallgewebestreifen 13 und 14 sind an je einem ihrer Enden mit elektrischen Leitern versehen, welche zu einem ausserhalb des Schiesszieles liegenden Verstärkerkasten geführt sind. Zwischen den Metallgewebestreifen 13 und 14 befinden sich zwei Bänder aus Leitvlies 15 und 16.
Die konvexe Biegung der beiden Metallgewebestreifen 13 und 14 bewirkt eine federnde Auflage auf die Bänder aus Leitvlies 15 und 16. Zum Zwecke der Sicherung gegen Verschieben sind die Teile 13, 14, 15 und 16 an einigen Stellen mit einem Tropfen Klebstoff festgelegt. Die Bänder aus Leitvlies 15 und 16 haben einen kennzeichnenden Widerstand von 600 Ohm. Derartiges Leitvlies wird in der Elektronik als statische Abschirmung verwendet. Wird der Plexiglasstreifen 12 durch einen Schalldruck durchgebogen, so verändert sich der elektrische Übergangswiderstand bedingt durch die Bänder aus Leitvlies 15 und 16 zwischen den beiden Metallgewebestreifen 13 und 14 um den Faktor zehn. Die Wirkungsweise entspricht derjenigen eines stabförmigen Kohlemikrofons, dessen Länge gleich oder grösser als der Zielbilddurchmesser D ist.
Durchfliegt ein Geschoss das Schiessziel nach Fig. 1 im Punkt S , so trifft die von der Spitze des Geschosses ausgehende Kopfwelle zuerst den akustischen Wandler 6, dann den akustischen Wandler 3, dann den akustischen Wandler 5 und zuletzt den akustischen Wandler 4. Die Hälfte der Zeitdifferenz mit der die Knallwelle die beiden akustischen Wandler 6 und 5 beaufschlagt ist linear proportional der Strecke Y in dem durch die Wirkrichtungsmittelachsen 18 und 19 gebildeten Koordinatensystem, da die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Schiesszieles konstant ist. Ebenso ist die Hälfte der Zeitdifferenz, mit der die beiden anderen akustischen Wandler 3 und 4 beaufschlagt werden linear proportional der Strecke X im erwähnten Koordinatensystem. Die auf die akustischen Wandler 3 bis 6 auftreffende Kopfknallwelle wird in diesen in elektrische Impulse umgewandelt.
Die elektronische Weiterverarbeitung der elektrischen Impulse zum Zwecke der Übertragung und Anzeige erfolgt nach bekannten Methoden der Impulstechnik. Die ganze Schiessanlage umfasst das Schiessziel nach Fig. 1, den Verstärkerkasten ausserhalb des Schiesszieles, die Übertragungsleitung und die Rechner mit Anzeigeeinheit beim Schützen.
Fig. 3 zeigt als Blockschema eine Schiessanlage mit einem erfindungsgemässen Schiessziel. Den vier akustischen Wandlern 3, 4, 5 und 6 ist im Verstärkerkasten je ein Ein gangsverstärkerblock VE zugeordnet. Den den Verstärkerblöcken VE eines Wandlerpaares 3, 4 bzw. 5, 6 nachgeschalte ten Torschaltungen TX und TY werden aus einem Impulsgenerator IG Impulse zugeführt. Die Impulsfrequenz wird so gewählt dass die Zahl der Impulse, welche die Tore TX bzw.
TY im Zeitintervall, in dem ein akustisches Wandlerpaar 3, 4 bzw. 5, 6 durch eine Kopfknallwelle beaufschlagt wird, passieren, gleich dem numerischen Wert der Strecken X bzw. Y im Koordinatensystem in Millimetern oder Zentimetern ist.
Die Impulsfrequenz des Impulsgenerators IG muss daher verstellbar sein, um sie bei Änderungen der Schallgeschwindigkeit im Schiessziel entsprechend verstellen zu können. Die akustischen Wandler 3 und 6 steuern als Erstimpulsgeber ihre Tore positiv, wogegen die akustischen Wandler 4 und 5 als Erstimpulsgeber die Tore TX bzw. TY negativ steuern.
Damit ist eine Kennzeichnung des Quadranten in welchem der Schuss das Schussziel durchfliegt, gegeben. In Fig. 1 liegt der Punkt S im ersten Quadranten. Die aus den beiden Toren TX und TY kommenden Impulse sind beide positiv und werden in einem Ausgangsverstärker VA verstärkt und an die Leitungen LX und LY übertragen. Für eine 300 m Schiessanlage sind ca. 400 m Übertragungsleitungen notwendig. Sie führen vom Verstärkerkasten VA beim Schiessziel zur Rechner- und Anzeigeeinheit im Schützenstand.
Dort werden die auf den Leitungen LX und LY ankommenden Impulse in den Leitungsverstärkern LV regeneriert und verstärkt. Die Leitungsverstärker LV sind vorzugsweise gesperrt und werden durch eine wahlweise am Gewehr, am Schützen oder an seiner Liegematte befestigten Beschleunigungsschalter BS über eine der Flugzeit des Geschosses entsprechend eingestelltes Zeitrelais aufgetastet. Diese Massnahme bringt den Vorteil, dass nur Schüsse desjenigen Schützen vermessen und angezeigt werden, dem das Schiessziel zugeordnet ist. Die Impulse aus den Leitungsverstärkern LV werden in Weichen W entsprechend ihrer positiven oder negativen Polarität verzweigt und anschliessend wird im handelsüblichen Rechner R die Koordinatentransformation aus dem karthesischen Koordinatensystem in das Polarkoordinatensystem durchgeführt.
Das Ergebnis wird durch einen mit einem Speicher versehenen, subtrahierenden Zähler Z zur Anzeige gebracht, derart, dass der Schusswert in Zahlen und die Schusslage durch kreisförmig angeordnete Leuchtpunkte dargestellt sind. Die Rückstellung des Zählers Z erfolgt von Hand oder vorzugsweise durch den Beschleunigungsschalter BS. Zwischen den Rechner R und den Zählern Z wird bei Bedarf ein zweiter vorprogrammierter Rechner geschaltet, wenn als Zielbild eine Figurenscheibe verwendet wird. Der zweite Rechner dient dazu, aufgrund der ermittelten Schusslage den auf der Figurenscheibe entsprechenden Wert zu errechnen. Der Zähler Z ist mit einem handelsüblichen Teiler n n ausgerüstet, damit verschiedene Zielbildteilungen, z. B.
Fünfer-, Zehner-, Hunderter-Scheibe etc. angezeigt werden können. Zur Erweiterung hat der Zähler Anschlussmöglichkeiten zum Anschluss eines Druckers und eines Zehnschussspeichers.
Ein weiteres Beispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend beschrieben. In der Praxis hat sich gezeigt, dass vom Schützen am Rand des Zielbildes nicht die gleich hohe Auflösung mit Bezug auf die Schusslage gefordert wird, wie im Zentrumsbereich. Dadurch besteht die Möglichkeit, die akustischen Wandler einfacher und billiger aufzubauen (Fig.
4). Auf einem isolierenden Träger 20 sind eine Reihe keramischer Ultraschallwandler K in kurzen gleichen Abständen steckbar angeordnet. Die Abstände sind berechenbar, wenn der zulässige Fehler und die Abmessungen des Schiesszieles bekannt sind. Die keramischen Ultraschallwandler K sind handlesübliche Bauteile, wie sie vorwiegend zur Fernbedienung von Fernsehgeräten verwendet werden. Sie zeigen eine brauchbare Richtcharakteristik und sind wenig empfindlich im unteren akustischen Bereich. Alle auf den isolierenden Träger 20 aufgesteckten keramischen Ultraschallwand ler K sind elektrisch durch Leitungen 21 parallel geschaltet, derart, dass sie alle bei einer Druckbeaufschlagung durch die Kopfknallwelle des Geschosses einen Spannungsimpuls abgeben.
Damit die Flankensteilheit des entstehenden Impulses nicht durch die übrigen keramischen Ultraschallwandler K, die einzelnen Kapazitäten betragen typisch 2300 pF, verflacht wird, sind diese über Schaltdioden DSI mit den Parallelleitungen 21 zusammengeschaltet. Parallel zu jedem keramischen Ultraschallwandler K liegende weitere Dioden DS2 dienen der Ableitung der statischen Ladung; desgleichen der hochohmige Widerstand HR. Der übrige Aufbau des Schiesszieles und die elektronische Auswertung entsprechen dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3, mit dem Unterschied, dass jeder Eingangsverstärkerblock VE einfacher aufgebaut ist, Es entfällt die für die dort angewandten akustischen Wandler 3 bis 6 notwendige Speisespannungsquelle.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf den vorbeschriebenen keramischen Ultraschallwandlern. Wird das Schiessziel ausschliesslich für kreisförmig unterteilte Zielbilder angewendet, so wird die Anzahl der keramischen Ultraschallwandler im akustischen Wandler gem. Fig. 4 verkleinert. Angenähert in der Längsmitte des Isolierträgers wird ein keramischer Ultraschallwandler K angeordnet. Die Abstände zwischen den seitlich anschliessenden Ultraschallwandlern K werden gegen die Enden des keramischen Trägers 20 grösser. Die Bestimmung dieser Abstände erfolgt aufgrund der Grösse des kreisförmigen Zielbilddurchmessers, den Abmessungen des Schiesszieles und dem zulässigen Fehler in der Angabe der Schusslage.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist im Prinzip gleich aufgebaut wie das Schiessziel nach Fig. 1. Im Unterschied zu diesem ist an Stelle der rückseitig am Holzrahmen 1 befestigten Kunststoff-Folie eine harte Platte, z. B. eine Stahlplatte befestigt. Damit ist dieses Ausführungsbeispiel eines Schiesszieles geeignet, für die Auswertung von Schüssen aus Kleinkaliberwaffen, Gewehren und Luftpistolen d. h. zur Auswertung von Geschossen die sich im Unterschallgeschwindigkeitsbereich bewegen. Bewegt sich ein Geschoss im Unterschallgeschwindigkeitsbereich, ist keine Kopfknallwelle vorhanden.
Durch den Aufprall des Geschosses auf der erwähnten harten Platte auf der Rückseite des Schiesszieles entsteht sekundär eine Stosswelle in der Luft, die stark genug ist, um durch akustische Wandler in auswertbare elektrische Impulse umgesetzt zu werden.
Ein weiteres nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel ist im Prinzip nach Fig. 1 aufgebaut und für den Beschuss durch kleinkalibrige Waffen geeignet. Im Rahmen 1 wird hierzu parallel zum Zielbild 2 eine harte, homogene Platte, vorzugsweise aus Stahl eingebaut. Die Platte ist rechteckig ausgebildet mit den Seitenabmessungen A und B gemäss Fig. 1. An den Seiten der Platte sind in unmittelbarem Kontakt die akustischen Wandler 3, 4, 5 und 6 bzw. die keramischen Ultraschallwandler nach Fig. 4 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird den akustischen Wandlern die durch den Aufprall eines Geschosses auf die harte Platte in dieser sich fortpflanzende Longitudinal-Stosswelle zugeleitet, welche sich kreisförmig im Plattenmaterial mit der diesem eigenen Schallgeschwindigkeit ausbreitet.
Je nach Lage des Aufprallpunktes erreicht die Stosswelle zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Plattenränder und damit die akustischen Wandler. Die zeitliche Differenz zwischen den in den Wandlern erzeugten Impulsen erlaubt, wie vorangehend beschrieben, die Ermittlung der Schusslage.
Zur Ermittlung der Schusslage ist eine Genauigkeit von +1 mm erforderlich, wenn Zielbilder mit einer Hunderterteilung verwendet werden. Praktisch dürfte es kaum möglich sein, die akustischen Wandler genau auf den Seiten eines Quadrates oder Rechteckes anzuordnen. Um die erforderliche Messgenauigkeit von +1 mm zu erreichen, genügt es, wenn die Winkel des Viereckes 90 +5 betragen.