CH643955A5

CH643955A5 - Vorrichtung zur bestimmung der position eines sich mit ultraschallgeschwindigkeit auf einer schussbahn bewegenden geschosses.

Info

Publication number: CH643955A5
Application number: CH500379A
Authority: CH
Inventors: William Henry Bowyer; Robert Newnham
Original assignee: Australasian Training Aids Pty
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1984-06-29
Also published as: DE2921783A1; JPS5520487A; US4261579A; AU523410B2; SE7904636L; SE439985B; AU4752979A; GB2026162A; FR2427571A1; GB2026162B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines sich mit Ultraschallgeschwindigkeit auf einer Schussbahn bewegenden Geschosses beim Durchdringen einer Fläche, welche einem Ziel zugeordnet ist, mit einer Anzahl von Umwandlern, die in der Nähe der Fläche angeordnet sind, Mitteln zur Bestimmung der Zeitpunkte der Aufnahme der durch das Geschoss erzeugten Knall welle durch die Umwandler und mit Mitteln zur Berechnung der Position des Geschosses in bezug auf die Fläche aus der ermittelten Information.

Wenn sich ein Geschoss durch die Atmosphäre mit einer Ultraschallgeschwindigkeit bewegt, erzeugt es eine Schallwelle, die sich konisch erweitert, wobei das Geschoss auf der Kegelspitze der Schallwelle liegt und die Schallwelle sich hinter dem Geschoss konisch weg von der Schussbahn des Geschosses erstreckt.

Es wurde vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Stellung des Geschosses auf seiner Schussbahn zu schaffen, in welcher Umwandler oder dgl. verwendet werden, um die Schallwelle zu bestimmen, die durch das sich mit Ultraschallgeschwindigkeit bewegende Geschoss erzeugt wird. Eine solche Vorrichtung ist in der US-Patentschrift Nr. 3 778 059 (Rohrbaugh) beschrieben. Die Vorrichtung enthält zwei Metallstangen, deren jede sich in der Nähe der Basis und der einen Seitenkante des Zieles befindet, wobei an den Enden dieser Stangen akustische Umwandler angeordnet sind. Wenn auf das Ziel ein Geschoss abgefeuert wird, prallt die durch das Geschoss erzeugte Schallwelle auf die Stangen an, wonach die resultierende akustische Welle oder Vibration, die in den Stangen erzeugt wird, auf die an den Enden der Stangen angeordneten Umwandler übertragen wird, die in der Folge elektrische Signale erzeugen. Die resultierenden Signale werden zu einem Zeit- und Rechenapparat geleitet, der die Position des Geschosses aus seiner Schussbahn berechnet und zeigt die Position, in welcher das Geschoss das Ziel erreichen wird, auf einer visuellen Anzeigevorrichtung oder Kathodenstrahlröhre an.

Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass die in der Nähe der Seitenkante des Zieles vorgesehene Stange frei steht und durch einen zufälligen Treffer das auf das Ziel abgefeuerte Geschoss beschädigt werden kann.

Eine weitere Vorrichtung dieser Art ist in der US-Patent-schrift Nr. 2 925 582 (Mattei) erörtert. Bei dieser Vorrichtung werden vier Umwandler verwendet, die um den Umfang der Zielfläche angeordnet sind. Die von diesen vier Umwandlern erzeugten Signale, wenn ein Geschoss auf das Ziel abgefeuert wurde, werden zu einem Rechen- und Anzeigeapparat geleitet, der die Position des Geschosses berechnet und anzeigt. Anfänglich bestimmt der Rechenapparat die Dauer der KnallweHe, die von jedem Umwandler empfangen wurde,

weil sich die Dauer der Knallwelle mit der grösseren Entfernung vom Ausgangspunkt der Knallwelle vergrössert. Durch die die Dauer der Knallwelle darstellenden Signale wird die Abtastschaltung der visuellen Anzeigevorrichtung gesteuert. Auch diese Vorrichtung ist aber nachteiligt, indem mindestens drei der Umwandler dem Beschuss durch den auszubildenden Schützen ausgesetzt sind und so beschädigt werden können. Ausserdem ist die in dieser Vorrichtung erreichte Präzision nicht sehr gross.

Wie aus der Beschreibung des Standes der Technik zu entnehmen ist, ist die Verwendung von Umwandlern zum Bestimmen von luftbeförderten Knallwellen, die durch ein Geschoss, wie Kugel, erzeugt werden, bekannt. Den bekannten Vorrichtungen dieser Art lastet aber der Nachteil an, dass entweder mit einer solchen Vorrichtung nicht eine präzise Anzeige der genauen Position des Geschosses erreicht werden kann, oder die Umwandler an einer solchen Stellung angeordnet sind, in welcher sie durch den Geschossanprall beschädigt werden können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen dieser Art zu eliminieren oder mindestens herabzusetzen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandler in zwei im wesentlichen geradlinigen Reihen angeordnet sind, die in einer gemeinsamen

5

lü

15

20

25

30

35

40

45

50

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60

65

3

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Ebene liegen, und dass in jeder Reihe mindestens drei Umwandler vorgesehen sind.

Mit Vorteil können die Umwandler in zwei zueinander parallel verlaufenden Reihen und voneinander in wesentlich gleichen Abständen angeordnet sein. Sie sind mit Vorteil in den Reihen miteinander ausgerichtet. Die Ebene, in welcher die Umwandler liegen, kann eine horizontale, eine vertikale oder geneigte Ebene sein. Mit Bevorzugung werden die Umwandler in der Nähe der unteren Seitenkante des Zieles angeordnet und von dem Schützenstand durch Mittel abgeschirmt, die von den Geschossen nicht durchdrungen werden können. Mit Vorteil sind weitere Mittel zum Bestimmen der Schallgeschwindigkeit in Luft im Bereich des Zieles vorgesehen, deren Signale zu einem Rechenapparat geleitet werden.

In einer Ausführungsform wird die Knallgeschwindigkeit in Luft durch die Erzeugung eines Knallstosses gemessen, wobei die für den Knallstoss zur Überquerung der bekannten Entfernung benötigte Zeit gemessen wird. In einer anderen Ausführungsform sind Mittel für die Messung der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Luft im Bereich des Zieles vorgesehen, weil diese zwei Parameter diejenigen Parameter sind, die die Knallgeschwindigkeit in Luft grösstenteils bestimmen. Andere Parameter haben nur einen sehr geringen Einfluss auf die Knallgeschwindigkeit in Luft.

Zur Messung des Windeffektes im Bereich der Zielfläche können ebenfalls Mittel vorgesehen sein. Solche Mittel können eine Knallquelle und einen oder mehrere Umwandler zum Empfang des durch die Knallquelle erzeugten Knalles umfassen. Durch den Rechenapparat werden die von dem Umwandler oder von den Umwandlern erhaltenen Signale des Windeffektes im Bereich der Zielfläche berechnet.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine graphische Darstellung einer Schussbahn eines Geschosses, das sich einem Ziel nähert, in welchem die von der konischen Knallwelle eingenommene Bahn dargestellt ist, welche Knallwelle durch das Geschoss erzeugt wird. Dies ist zum Zweck einer mathematischen Erklärung,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Trainingeinrichtung für Schützen mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung,

Figur 3 eine Vorderansicht eines Mechanismus zur Bewegung des Zieles, der mit Reihen von Umwandlern der erfindungsgemässen Vorrichtung versehen ist,

Figur 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach der Figur 3 und

Figur 5 ein Blockschaltbild eines Teiles der Vorrichtung.

Zur besseren Verständigung der Erfindung beginnt die Beschreibung mit einer mathematischen Beschreibung der Knallwelle, die durch das sich mit Ultraschallgeschwindigkeit bewegende Geschoss, wie Kugel, erzeugt wird.

Gemäss der Figur 1 bewegt sich eine Kugel entlang der Schussbahn PAB, um am Ende dieser Schussbahn in Stelle B auf das Ziel anzuprallen. Die Koordinaten dieser Stelle sind zu eruieren.

Die Knallwelle, durch welche der Sensor C ausgelöst wird, fängt an im Punkt A auf der Schussbahn des Geschosses.

P stellt die Position des Geschosses dar, wenn eine Zeitperiode gestartet hat, d.h., dass P einen willkürlichen Beginn der Zeitnahme darstellt.

O stellt einen Punkt in der Zielfläche dar; es ist der Anfang unseres Koordinatensystemes.

Die Gesamtzeit, in welcher das Signal den Sensor in C von P erreicht, ist t; t stellt also die Zeit, in welcher die Kugel den Punkt A erreicht, und die Zeit dar, in welcher die Knallwelle vom Punkt A den Punkt C erreicht. Diese Zeiten sind ti und t2.

Die Knallwellenbewegung, die in einem beliebigen spezifischen Augenblick erzeugt wurde, kann als eine sich sphärisch erweiternde Wellenfront in der sich bewegenden Luft betrachtet werden. In der Zeitspanne t2 hat sich die Mitte der 5 sphärischen Störung durch den Windeffekt vom Punkt A bis R bewegt, wobei sich die Störung zum Radius RC erweitert hat.

Vb soll die Geschwindigkeit der Kugel sein 10 W soll die Windgeschwindigkeit sein

Vs soll die Knallgeschwindigkeit sein, wobei t2 = A.t ti = ( 1 -A.)t

,5 Bei diesen Definitionen und unter Verwendung der Figur 1 sehen wir, dass

A = P + Vb ( 1 -A,)t ...(1)

R = A + W A.t 20 und

C-R = Vs Xt Also

(C-R)2 = V2S X112

• •• (2)

• • •(3)

aus (3)

25 und wenn wir für R die Gleichungen (1) und (2) einsetzen, ergibt sich

(C-P-Vb [1-ÀJ t-W A.t)2-V2s^2t2 = 0 30 Nun U = Vb-W und Q = P-C,

35

so dass die Gleichung (4) folgendermassen lauten wird (UA,t-[Q + Vbt])2-V2sA.2t2 = 0

... (4) ... (5) .. .(6)

... (7)

Die Knallwelle, durch welche der Sensor in C tatsächlich ausgelöst wird, ist diejenige, die den Sensor in C als erste 40 erreicht, d.h. dass es sich um die Knallwelle handelt, für welche t aus der Gleichung (7) das Minimum ist. Der Wert von X für diese Knallwelle wird durch die Ableitung der Gleichung (7) mit Bezug auf X erreicht und durch das Einsetzen 8t/SA. = 0 für ein Minimum.

45 Dies gibt

2(u Xt - [Q + Vbt]) • ut - 2V2S ;.t2 = 0

... (8)

50

oder y. t =

(Q + Vbt).U

(H2 - v2)

55 Wenn u2 - V2S = y, ergibt sich

X =

(Q + V, t) U

— D —

... (9!

X -t

60 ■ 0

und wenn für X in der Gleichung (7) eingesetzt wird, ergibt sich

{(Q • U + t[Vb • u])u - y(Q + Vbt)p - V2S (Q • u + t[Vb • u])2 = 0 &5 oder

(Q • U + [Vb • u]t)2 u2 + y2(Q + Vbt)2 - 2y(Q ■ u + t[Vb • u])

(u[Q + Vbt]) - V2S(Q • u + t[Vb • u])2 = 0

... (10)

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4

Wenn wir nun die Begriffe in (Q • u + t[Vb • u])2 {u2 — 2y — V2S} + y2(Q + Vbt)2 = 0 ordnen, resultiert mit u2-2v - V2S = y y(Q + Vvt)2-(Q-u + t[Vb-u])2 = 0

Wir haben nun das Q = P—,C und wir wissen, dass

B = P + xVb, weil P und B beide auf der Schussbahn der Kugel liegen.

Dementsprechend C = B — C — tVb ...(12)

25

und wenn (12) in die Gleichung (11) eingesetzt wird, gibt es v(B — C + Vb[t — x])2 — (B-u — C-u + (t — r](Vb■ u)2 = 0 ...(13)15 t = t.+t2

t X + (1 — A.)t

In der Gleichung (13) wird die Ankunftszeit der Knallwelle am Sensor in C zur Position des Sensors und der Koordinaten der Einschlagstellung der Kugel in der Zielfläche in Verbindung gebracht.

Eine ähnliche Gleichung wird für jeden Sensor in der Reihe Geltung haben. Durch eine genügende Anzahl von Sensoren kann die Gleichung (13) für verschiedene unbekannte Faktoren (Kugelkoordinaten, Vektor der Windgeschwindigkeit, Vektor der Kugelgeschwindigkeit t usw.)

gelöst werden.

Zur Lösung der Gleichungen werden in der Praxis iterative Methoden angewandt. Die Basis für die Anwendung der iterativen Methoden wird wiederum die Newton-Raphson-sche Technik sein.

Wenn Wind berücksichtigt wird, sind mehrere unbekannte Faktoren und somit müssen mehrere Ausgangsgrössen vorhanden sein, um die Position des Geschosses bestimmen zu können. Wenn gleichzeitige Gleichungen zu lösen sind, müssen so viele Gleichungen wie unbekannte Faktoren vorhanden sein. Es muss also eine grosse Anzahl von Zeitunterschieden gemessen werden, wenn präzise Resultate zu erhalten sind.

Die vorherige mathematische Analyse basiert auf der Voraussetzung, dass sich die Kugel mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Selbstverständlich aber nimmt die Geschwindigkeit der sich durch die Atmosphäre bewegenden Kugel aufgrund des Bremseffektes der Atmosphäre ab. Die

Geschwindigkeitsabnahme der sich bewegenden Kugel ist für eine beliebige Art der Munition im wesentlichen konstant und hängt von der Geschwindigkeit der Kugel ab. Dementsprechend kann der Rechner so vorprogrammiert werden, ...(11) 5 dass er die Geschwindigkeitsabnahme berücksichtigt, unter der Voraussetzung, das ihm die Angabe über die besondere Art der verwendeten Munition mitgeteilt wird.

Zur besseren Erläuterung wird die folgende mathematische Analyse der Situation vorgelegt, in welcher die Geschwindigkeitsabnahme der Kugel berücksichtigt wurde. In diesem Fall wird wieder Bezug auf die Figur 1 genommen.

Wie früher angeführt, ist die Gesamtzeit t für die Erreichung des Punktes C vom Punkt P wie folgt

Für Kugeln, die sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen, gilt

Vb(l-X)t = A-P

Nehmen wir nun an, dass wir eine Kugel haben, deren Geschwindigkeit nach der folgenden Gleichung abnimmt dv/dt = —KV2 ...(1)

d.h., dass die Geschwindigkeitsabnahme in direkter Proportion zum Quadrat der Geschwindigkeit ist.

30

somit dv dt

35 und weil ds = V dt dv = - KV ds

40 ergibt sich V= Vve_KS

(2)

Die Zeit, in welcher sich die Kugel vom Punkt P zum Punkt A bewegt, ist somit durch

(i - y-)t =

ds V

1_

V,

KS

1_

KV,

gegeben. Somit A = P + 1.1 log

K

■KS

ds

K(A-P)

1_

KVX

KVb (l-^)t + 1

...(3)

In dieser Gleichung ist I der Einheitsvektor in der Schuss- 65 bahn der Kugel.

Diese Gleichung (3) ist analog mit der Gleichung (1) in der vorherigen Ableitung.

Die Gleichung (4) in der vorherigen Ableitung wird also (C — P — I/K log {KVb (1 —>L)t + I}— WÀt)2 — Vs2Â2t2 = 0 ...(4)

5

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Nun soll KVb(I-X)t = |x Aus Erfahrung wissen wir, dass ,u für realistische Geschwindigkeitsabnahmen der Kugel klein ist,

Somit log (1 + u) = [i - ji2/2

Wie früher soll u. = (Vb - W) ^

... (5) 5

Q = P - C

J

... (6)

U-Olt - (Q + V. t) + lu|

2K

J

und dann erhalten wir durch die notwenaigen Transformationen eine der Originalgleichung analoge Gleichung (7)

- ve 2( % t)2 = o ....(7)

s

Nun = kvk2(1 - ^)2t2 I

2Kb —

( U? % 2 t2 + (Q + V. t)2 + + 2u I L - 4K 2K

- 2U >-t(Q + Vbt) -2 lu2 (Q + Vbt)i - Vx2 ^2t

2K ™ J

= 0

Beim Zusammenfassen der Begriffe in Xt

30

( %t)3 {+ KU/. I Vb2l +

(at)2 - 2UtI KVb2 - I. (Q + Vbt) KVj.

+ >t^a.I. KVb2t2 - 2 U.(Q+ Vbt) + 2 (Q+Vbt) I.tKVb2^

. 2 - V 2 b s o

+ i (Q + Vbt)2 - 21(Q + Vbt) KVb2t2 l = 0

Somit kann die Gleichung (7) in der folgenden Form neu 50 Die Knallwelle, durch welche ein Sensor ausgelöst wird, geschrieben werden ist eine solche, für welche das t ein Minimum ist.

Durch Ableitung der Gleichung (8) mit Bezug auf X und AX3 + BX2 + CX + D = 0 ••• (8) durch Einsetzen dt/dX. = 0 für ein Minimum ergibt sich wo X = Xt A = KVb (Vb-ji)

B = u- - KVb (Vb • [Q + Vbt] - 2KVbt(Vb • u) - Vr C = — 2(Q + Vbt) ■ u + KVbt2(Vb • u) + 2KVbVb(Q + Vbt) D = (Q + Vbt)2 - KVbt-Vb(Q + Vbt)

55 3AX2 + 2BX + C = 0 ...(9)

und die Lösung der Gleichungen (8) und (9) wird den gewünschten Wert der Zeit zum Sensor geben.

Man soll wie folgt vorgehen:

60 Multiplizieren (9) mit X/3 und Subtrahieren von (8)

X2 +

c - c

3

X + D = 0

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6

oder BX2 + 2CX + 3D = 0 ...(10)

Multiplizieren (9) mit B, (10) mit 3 A und Subtrahieren (6AC — 2B2)X + (9AD — BC) = 0

somit X = (BC-9AD)

2(3AC-B2)

dann 3AX + 2BX + C = 0

X = (BC - 9AD) 2 (3AC - B2)

... (11)

(12)

Aus der oben beschriebenen mathematischen Analyse kann entnommen werden, dass, wenn sich eine konisch erweiternde, durch ein sich mit Ultraschallgeschwindigkeit bewegendes Geschoss erzeugte Knallwelle von mehreren voneinander entfernten Sensoren aufgenommen wird, und die Auf- 25 nahmezeit jedes Sensors gemessen wird, unter der Voraussetzung, dass eine genügende Anzahl von Sensoren vorgesehen ist, eine Anzahl von gleichzeitigen Gleichungen gelöst werden kann, durch welche die Koordinaten der Kugel beim Durchdringen einer Fläche, die einem Ziel zugeordnet ist, festge- 30 stellt werden können.

Es wurde vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position zu schaffen, in welcher eine Kugel die dem Ziel zugeordnete Fläche durchdringt. Bei einer solchen Vorrichtung ist eine Reihe von Umwandlern vorgesehen, die sich 35 unter und ein wenig vor dem Ziel befinden, um die konische Knallwelle aufzufangen. Jeder Umwandler der Reihe von Umwandlern steht in Verbindung mit einem Zeitapparat zum Anzeigen des genauen Augenblickes, in welchen die Knall welle durch jeden Umwandler aufgenommen ist, wobei ein 40 Rechner zur Ausführung der benötigten Berechnungen zum Lösen der gleichzeitigen Gleichungen vorgesehen ist, um die Stelle des Kugelanpralles auf das Ziel anzugeben.

Diese Erfindung bezieht sich also auf eine solche Vorrichtung und insbesondere auf die spezifische Reihe von 45 Umwandlern.

In der Figur 2 ist eine Trainingseinrichtung für Schützen dargestellt, die mehrere Schiessstände 1 aufweist, die von den entsprechenden auszubildenden Schützen 2 eingenommen werden, und eine entsprechende Anzahl von Zielen 3, auf 50 welche die auszubildenden Schützen schiessen. Die dargestellten Ziele liegen in einem einzigen Erddamm, es können aber mehrere Erddämme mit Zielen vorgesehen sein, die in sich vergrössernden Entfernungen von den Schiessständen voneinander entfernt angelegt werden können. Vor den Zie- 55 len ist ein Erddamm 4 oder ein anderes Schutzmittel vorgesehen. Hinter dem Erddamm 4 und so ausserhalb der Sichtlinie des auszubildenden Schützen 2 ist eine Reihe von voneinander getrennten Umwandlern 5 untergebracht. Für jedes Ziel sind die Umwandler in Abständen voneinander angeordnet, 60 wobei sie in der Nähe der unteren Kante des Zieles liegen und die Knallwellen aufnehmen, die durch auf das Ziel abgefeuerte Kugeln erzeugt werden. Die Reihe von Umwandlern 5 wird weiter eingehend beschrieben. Die Umwandler jeder Reihe 5 sind mittels Landleitungen 6 mit einem Rechner 7 65 oder einem ähnlichen Rechenapparat verbunden, der sich in einem für den Kontrolleur bestimmten Kontrollraum 8 befindet. Der Rechner kann die Position jeder auf jedes Ziel 3

abgefeuerten Kugel berechnen, wenn die von der Kugel erzeugte Knallwelle durch die Umwandler aufgenommen ist. Die Position jeder Kugel kann an einer visuellen Anzeigevorrichtung 9, die sich in dem Kontrollraum 8 befindet, oder an einer visuellen Anzeigeeinheit 10 gesehen werden, die sich auf jedem Schiessstand 1 befindet. Auf diese Weise ist es für den auszubildenden Schützen möglich, die Anschlagstelle jeder einzelnen Kugel auf dem Ziel zu sehen. Wenn Zuschauer anwesend sind, kann ein grosses visuelles Anzeigegerät 12 mit dem Rechner 7 verbunden werden, um ihnen die Möglichkeit zu geben, den Verlauf der Schiessübung zu verfolgen. Als Alternative können zusätzlich zu den Anzeigeeinheiten Druck- oder Lochergeräte 13 vorgesehen werden, die vom Rechner 7 betätigt werden und eine Druckangabe auf Papier von der Stelle, in welcher die Kugel auf das Ziel anprallte, angeben. Durch solche Geräte kann auch der durch jede Kugel erreichte Punktwert angegeben werden. Es ist verständlich, dass es bei diesem System nicht notwendig ist,

starre Ziele zu verwenden. Die einzige Anforderung an das Ziel ist, dass das Ziel für den auszubildenden Schützen sichtbar ist, um einen Zielpunkt zu schaffen. Somit erübrigt sich die Verwendung von Personal zur Reparatur von Zielen oder zum Anzeigen der Stelle, in welcher die einzelnen Kugeln auf das Ziel angeprallt haben. Es ist weiter verständlich, dass die Umwandler 5, die sich hinter dem Erddamm 4 befinden, nur durch Abprallen der abgefeuerten Kugeln beschädigt werden können, wobei ein solches Abprallen höchst unüblich ist. Somit ist die Möglichkeit der Beschädigung vom beliebigen Umwandler aussergewöhnlich klein. Wie weiter eingehend erörtert wird, ist es möglich, durch Verwendung dieser Vorrichtung eine hohe Präzision zu erreichen. Es ist möglich, bei einer Zielfläche von etwa 1,8 x 1,8 m die Position einer beliebigen Kugel, die auf die Zielfläche anprallt, mit einer Genauigkeit von mehr als 0,6 mm zu berechnen. Es wird vermutet, dass diese Genauigkeit noch verbessert werden kann, wenn geeignete Schritte unternommen werden. Nun wird die Erfindung eingehend beschrieben.

In der Figur 3 sind im grösseren Detail eines der Ziele und Reihen von Umwandlern dargestellt, die denjenigen nach der Figur 2 entsprechen. Die Reihen 5 von Umwandlern sind an einem üblichen Mechanismus 14 zur Bewegung der Ziele montiert. Ein solche Mechanismus ist gut bekannt und wird deswegen nicht im Detail beschrieben. Es ist aber zu erwähnen, dass die Reihe von Umwandlern nicht unbedingt an einem solchen Mechanismus physisch montiert werden muss, sie kann auf beliebige geeignete Weise in der Nähe der untersten Kante des Zieles 3 angebracht werden.

Die Reihe von Umwandlern 5 enthält drei Umwandler 15, 16, 17, die in einer ersten horizontalen Reihe im wesentlichen parallel mit der Ebene des Zieles angeordnet sind, wenn sich das Ziel in seiner aufgestellten oder operativen Stellung befindet. Die drei Umwandler 15, 16, 17 befinden sich unter der unteren Kante des Zieles, ein wenig vor dem Ziel. Eine zweite Reihe von drei Umwandlern 18, 19, 20 ist unmittelbar vor der ersten Reihe der Umwandler 15, 16, 17 angeordnet. Auf diese Weise sind die beiden Umwandlerreihen miteinander ausgerichtet. Jeweils drei Umwandler befinden sich so in zwei geradlinigen Reihen, wobei die beiden Reihen in einer einzigen horizontalen Ebene liegen. In anderen Ausführungsformen kann die Ebene, in welchen die Reihen von Umwandlern liegen, vertikal oder geneigt sein.

Die Umwandler sind auf Tragstangen 21 montiert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Die genaue Art der Umwandler und die Weise, auf welcher sie montiert sind,

wird weiter näher beschrieben.

Die Tragstangen 21 sind an dem Mechanismus zum Bewegen dies Zieles montiert. An diesem Mechanismus kann ebenfalls ein Gehäuse 22 vorgesehen sein. Dieses Gehäuse 22 ent

7

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hält einen ersten Apparat zum Messen der Knallgeschwindigkeit in Luft im Bereich des Zieles. Da die Knallgeschwindigkeit in Luft hauptsächlich von der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Luft abhängt, kann der Apparat bloss die Temperatur und die relative Feuchtigkeit der Luft messen, 5 um geeignete Signale dem Rechner 7 abzugeben, der die Knallgeschwindigkeit in Luft im Bereich des Zieles berechnet. Auf der anderen Weise kann der Apparat die Knallgeschwindigkeit in Luft direkt messen, und zwar durch Erzeugung eines Schallimpulses und durch Messung der Zeit, in io welcher der Knall eine bekannte Entfernung überquert, wobei der Knall durch entsprechende Umwandler an bekannten Positionen aufgenommen wird. Wieder wird die entsprechende Information dem Rechner 7 übergeben, der die Knallgeschwindigkeit in Luft berechnet. 15

Im Gehäuse 22 kann auch ein zweiter Apparat untergebracht werden, der den Windeffekt im Bereich des Zieles bestimmt. Ein solcher Apparat enthält Mittel zum Übertragen der Knallwelle an der Stelle, auf welche der Wind einwirkt. Die übertragene Knall welle wird z.B. von Umwandlern 15, 20 16, 17 aufgenommen, wobei die Aufnahmezeit dieses übermittelten Knallimpulses von verschiedenen Umwandlern durch einen Rechner 7 verwertet wird, um den Windeffekt im Bereich des Zieles zu berechnen.

Jeder Umwandler 15 bis 20 nach der Figur 5 ist mit dem 25 entsprechenden Verstärker verbunden, wobei in der Figur nur die Verstärker 23 bis 26 dargestellt sind; mit den übrigen Umwandlern sind entsprechende Verstärker verbunden. An die Ausgänge der Verstärker 23, 24, 26 sind Zähler 27, 28, 29 angeschlossen; mit den übrigen Verstärkern sind weitere Zäh-1er verbunden. Mit dem Ausgang des Verstärkers 25 ist ein binärer Steuerapparat 30 verbunden. Der binäre Steuerapparat 30 gibt Signale an jeden Zähler ab.

Jeder Zähler ist ein Zähler des Types 74 191, der von Texas Instruments verkauft wird. Es ist anzunehmen, dass die 35 Knallwelle, die durch die auf das Ziel abgefeuerte Kugel verursacht wird, üblicherweise von dem Umwandler 18 anfänglich aufgenommen wird. Wenn eine solche Knallwelle von dem Umwandler 18 aufgenommen wird, wird der binäre

Steuerapparat 30 betätigt, wodurch die Zähler im positiven Sinn mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu zählen anfangen. Wenn jeder Zähler von dem zugeordneten Verstärker ein Signal erhalten hat, stoppt er mit Zählen. Auf diese Weise wird durch die auf dem Ziel erschienene Zahl der Zeitunterschied zwischen den Aufnahmeaugenblicken der Knallwelle durch die Umwandler 18 und 16 angezeigt. Weitere Unterschiede in Zahlen zwischen den auf den Zeitunterschied zwischen den Augenblicken der Aufnahme der Knallwelle durch die verschiedenen Umwandler 15, 16, 17 der Reihe 5 der Umwandler.

Durch den Rechner 7 wird eine Anzeigevorrichtung 31 gesteuert, die eines beliebigen üblichen Types sein kann. Sie kann in Form einer kleinen visuellen Anzeigeeinheit 10 für jeden auszubildenden Schützen 2, in Form einer grossen visuellen Anzeigeeinheit 12 für die Zuschauer 11 oder in Form eines visuellen Anzeigegerätes 9, das am Rechner 7 vorgesehen ist, sein.

Durch den Rechner 7 kann eine Druckvorrichtung 32 und eine Anzeigevorrichtung 33 zum Anzeigen vom Punktwerten gesteuert werden. Der Punktwerteanzeiger berechnet die Punktwerte, die jedem auf das Ziel abgefeuerten Schuss zugeteilt werden sollen und zeigt diese Punktwerte an. Vorrichtungen 34A und 34B sind mit dem Rechner durch Linien 35A, 35B verbunden. An den Rechner kann mittels einer Linie 37 ein Tastwerk 36 angeschlossen werden. Mittels dieses Tastwertes kann zu dem Rechner eine Information, wie diejenige betreffend die verwendete Munition oder betreffend die Identität eines auszubildenden Schützen, der auf ein Ziel schiesst, geleitet werden. Obwohl in dieser Beschreibung von einem Rechner die Rede ist, der sich in einem Abstand von den Umwandlern befindet, ist es möglich, einen Mikroprozessor zu verwenden, der innerhalb des Gehäuses 20 untergebracht wird. Mittels eines solchen Mikroprozessors kann die Position einer die Signale erzeugenden Kugel berechnet werden, welche Signale durch die Umwandler aufgenommen werden, wobei ein solcher Mikroprozessor mittels einer Landlinie an einer entsprechenden visuellen Anzeigevorrichtung angeschlossen ist.

c

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines sich mit Ultraschallgeschwindigkeit auf einer Schussbahn bewegenden Geschosses beim Durchdringen einer Fläche, welche einem Ziel zugeordnet ist, mit einer Anzahl von Umwandlern, die in der Nähe der Fläche angeordnet sind, Mitteln zur Bestimmung der Zeitpunkte der Aufnahme der durch das Geschoss erzeugten Knallwelle durch die Umwandler und mit Mitteln zur Berechnung der Position des Geschosses in bezug auf die Fläche aus der ermittelten Information,

dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandler (15, 16, 17 und 18, 19,20) in zwei im wesentlichen geradlinigen Reihen angeordnet sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, und dass in jeder Reihe mindestens drei Umwandler vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandler (15, 16, 17 und 18, 19,20) in zwei zueinander parallel verlaufenden Reihen und voneinander im wesentlichen in gleichen Abständen abgeordnet sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Reihen angeordneten Umwandler miteinander ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Ebene horizontal verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Ebene geneigt verläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Ebene vertikal verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umwandler (15, 16, 17 und 18,

19,20) in der Nähe der unteren Kante des Zieles (3) befinden und vom Schützenstand (1) durch für die Geschosse undurch-dringbare Mittel (4) abgeschirmt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bestimmung der Knallgeschwindigkeit in Luft im Bereich des Zieles (3) vorgesehen sind, deren Ausgangssignale zu den Mitteln zur Berechnung der Position des Geschosses geleitet werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung der Knallgeschwindigkeit Mittel zur Erzeugung eines Knallimpulses und Mittel zur Bemessung der Zeit, in welcher der Knallimpuls eine bekannte Entfernung durchquert, umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung der Knallgeschwindigkeit Mittel zur Messung der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Luft im Bereich des Zieles (3) sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Messung des Windeffektes im Bereich des Zieles (3) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Messung des Windeffektes eine Knallquelle und mindestens einen Umwandler umfassen, durch welchen Umwandler der durch die Knallquelle erzeugte Knall aufgenommen wird, und dass die Mittel zur Berechnung der Position des Geschosses einen Rechner (7) umfassen, der aus den durch den Umwandler erhaltenen Signalen den Windeffekt im Bereich des Zieles (3) berechnet.