DE102017000486B4 - System and method for ballistic testing of projectiles - Google Patents
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Abstract
Ein System (1) zur ballistischen Untersuchung von Geschossen (4), welches Folgendes aufweist:- ein Beschussmedium (2), wobei das Beschussmedium (2) aus einem röntgentechnisch analysierbaren, homogenen Material ausgebildet ist;- ein Beschussgerät (3);- eine erste Lichtschranke (11) zur Bestimmung der Eintrittsgeschwindigkeit eines Geschosses (4) in das Beschussmedium (2);- eine tomografische Einheit (5) zum Erfassen einer Beschusswirkung in dem Beschussmedium (2);- eine Analyseeinheit (6) zum Berechnen und Aufbereiten der tomografischen Daten zum Erzeugen eines 3-D Modell (8); und- eine 3-D Anzeigeeinheit (9a) und / oder eine 3-D Ausgabeeinheit (9a), wobei die 3-D Anzeigeeinheit (9a) und / oder die 3-D Ausgabeeinheit (9b) ein räumliches positives Abbild, ein räumliches positives Abbild mit Geschosssplittern, ein räumlich positives Splitterabbild oder ein negatives Abbild mit in dem Beschussmedium (2) durch einen Beschuss mit einem Geschoss (4) entstandenen Rissen, Hohlräumen, Kanälen und etwa vorhandenen Geschossresten des 3-D Modells (8) zur Verfügung stellt, wobei in der Analyseeinheit (6) unterschiedliche durch einen Beschuss mit einem Geschoss (4) in einem Beschussmedium (2) entstandene Kanäle als 3-D Modelle (8) hinterlegt sind.A system (1) for the ballistic examination of projectiles (4), which has the following: - a bombardment medium (2), wherein the bombardment medium (2) is made of a homogeneous material that can be analyzed by X-ray technology; - a bombardment device (3); first light barrier (11) for determining the entry speed of a projectile (4) into the bombardment medium (2); - a tomographic unit (5) for detecting a bombardment effect in the bombardment medium (2); - an analysis unit (6) for calculating and processing the tomographic data for generating a 3-D model (8); and- a 3-D display unit (9a) and/or a 3-D output unit (9a), wherein the 3-D display unit (9a) and/or the 3-D output unit (9b) has a positive spatial image, a positive spatial image provides an image with projectile fragments, a spatially positive fragment image or a negative image with cracks, cavities, channels and any residual projectiles of the 3-D model (8) that have arisen in the bombardment medium (2) as a result of being bombarded with a projectile (4), different channels created in a bombardment medium (2) by being hit with a projectile (4) are stored as 3-D models (8) in the analysis unit (6).
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen. Dabei wird ein räumliches positives Abbild, ein räumliches positives Abbild mit Geschosssplittern, ein räumlich positives Splitterabbild oder ein negatives Abbild der die in einem Beschussmedium durch einen Beschuss mit einem Geschoss entstandenen Risse, Hohlräume, Kanäle und etwa vorhandener Geschossreste als 3-D Modell zur Verfügung gestellt.The invention relates to a system and a method for ballistic testing of projectiles. A spatially positive image, a spatially positive image with bullet splinters, a spatially positive splinter image or a negative image of the cracks, cavities, channels and any remaining bullets that have arisen in a bombardment medium as a result of being hit by a bullet are available as a 3-D model placed.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Im Gegensatz zur Vorliegenden Erfindung wird weder das durch das Geschoss im Beschussmedium erzeugte Volumen erfasst, noch ein Zusammenhang zwischen kinetischer Energie und Eindringtiefe bzw. zwischen kinetischer Energie und Volumen hergestellt. Auch werden von einem Geschosstyp keine Geschosse mit unterschiedlichen Eindringgeschwindigkeiten verschossen.In contrast to the present invention, neither the volume generated by the projectile in the bombardment medium is recorded, nor is a connection made between kinetic energy and penetration depth or between kinetic energy and volume. Also, no projectiles with different penetration velocities are fired from one projectile type.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Glyzerinseife und Gelatine aus „Irrtümer der Wundbalistik” von M.A. Rothschild und B.P. Kneubuehl bekannt.Also known in the prior art are glycerine soap and gelatin from "Irrelations in Wound Balistics" by M.A. Rothschild and B.P. known to Kneubuehl.
Aufgrund der Homogenität der oben aufgeführten Simulanzien lassen sich Schüsse reproduzieren, Gesetzmäßigkeiten durch gezielte Variation von Parametern erkennen und durch Vergleich von realen Verletzungsfällen mit Beschädigungen am Simulans die Resultate von Schussversuchen auf den Menschen und auf Tiere übertragen. Auch wenn sich das Simulationsmaterial im Hinblick auf Elastizität, Plastizität, Viskosität, Energieübernahmefähigkeit, Widerstand etc. auf ganzer Länge des Schusskanals annähernd konstant verhält, wohingegen im menschlichen Körper Gewebe mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. Muskulatur, Lunge) aufeinanderfolgen, hat dies auf das ballistische Verhalten des Geschosses keinen wesentlichen Einfluss. Der Hauptgrund hierfür liegt in den hohen Geschwindigkeiten, mit denen sich physikalisch-ballistische Prozesse abspielen. Aus diesem Grund verhalten sich auch an sich so unterschiedliche Materialien wie Gelatine und Seife beim Beschuss sowohl im Hinblick auf die Energie, die das Geschoss auf das Simulans überträgt, als auch im Hinblick auf das Deformationsverhalten des Geschosses gleichartig. Die Wahl des zu verwendenden Simulans wird durch den Versuchszweck bestimmt: Die elastische Gelatine eignet sich wegen ihrer Transparenz v. a. für das Erfassen von Bewegungsabläufen, z. B. mit Hochgeschwindigkeitskameras. Zudem ist Gelatine vergleichsweise leicht selbst herstellbar und damit preisgünstig; die Autoren haben gute Erfahrungen mit Gelatine „Type Ballistic 3 Photographic Grade“ (Gelita AG; Gelstärke 245-275 Bloom, Viskosität 3,4-4,6 mPa·s, pH 4,7-5,7).Due to the homogeneity of the simulants listed above, shots can be reproduced, regularities can be recognized through targeted variation of parameters and the results of shot tests can be transferred to humans and animals by comparing real cases of injury with damage to the simulant. Even if the simulation material behaves almost constantly in terms of elasticity, plasticity, viscosity, energy absorption capacity, resistance, etc. along the entire length of the shot channel, whereas in the human body tissues with very different properties (e.g. muscles, lungs) follow one another, this has no significant influence on the ballistic behavior of the projectile. The main reason for this lies in the high speeds at which physical ballistic processes take place. For this reason, even materials that are inherently different, such as gelatine and soap, behave in the same way when fired, both with regard to the energy that the projectile transfers to the simulant and with regard to the deformation behavior of the projectile. The choice of the simulant to be used is determined by the purpose of the experiment: because of its transparency, the elastic gelatine is suitable for a. for recording motion sequences, e.g. B. with high-speed cameras. In addition, gelatine is comparatively easy to produce yourself and therefore inexpensive; the authors have good experience with gelatine "Type Ballistic 3 Photographic Grade" (Gelita AG; gel strength 245-275 Bloom, viscosity 3.4-4.6 mPa s, pH 4.7-5.7).
Ferner beschreibt „Zielballistische Untersuchungsmethoden an Jagdbüchsengeschossen“ von Dr. Ing. Gawlick und Jürgen Knappworst die Verwendung von Gelatine in der zielballistischen Forschungsarbeit. Hierin wurde insbesondere das Rißlängenverfahren erklärt und an verschiedenen Munitionsbeispielen deutlich gemacht. Mit dem dort geschilderten Rißlängenverfahren wurde in den Jahren von 1971 bis heute bei technischen Geschoßentwicklungen und der routinemäßigen technischen Produktionsüberwachung und Qualitätssicherung gearbeitet.Furthermore, “Target Ballistic Investigation Methods on Hunting Rifle Projectiles” by Dr. Ing. Gawlick and Jürgen Knappworst the use of gelatine in target ballistic research. In particular, the crack length method was explained here and made clear using various examples of ammunition. The crack length method described there has been used in technical projectile developments and routine technical production monitoring and quality assurance from 1971 to the present day.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden in der Regel ein Beschussmedium bzw. ein Körper aus ballistischer Seife oder Gelatine, die überwiegend aus Glyzerin bestehen, einem Beschuss mit einem Geschoss ausgesetzt.In the methods known from the prior art, a bombardment medium or a body made of ballistic soap or gelatine, which consists predominantly of glycerine, is generally subjected to a bombardment with a projectile.
Anschließend wird das Beschussmedium aufgeschnitten und / oder zersägt und die entstandenen Risse und Hohlräume werden bestimmt und vermessen. Dieses Verfahren benötigt nicht nur einen hohen Zeitaufwand sondern ist zudem nicht sehr genau. Außerdem ist dieser Körper in der Regel nicht Form- und Temperaturbeständig und innerhalb kürzester Zeit als Referenz zur Nachprüfung des Beschussverhaltens nicht mehr heranziehbar.The bombardment medium is then cut open and/or sawed and the cracks and cavities that have formed are determined and measured. This method not only requires a lot of time but is also not very precise. In addition, this body is usually not dimensionally stable and temperature-resistant and can no longer be used as a reference for checking the firing behavior within a very short time.
Ferner offenbart die
Schließlich offenbart KUNZ, S. N., Wundballistische Untersuchungen über die Wirkung und Wirksamkeit von Geschossen nach Durchdringen einer PkW-Seitenscheibe aus Verbundglas unter verschiedenen Schusswinkeln, Dissertation, Medizinische Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität zu München, 2007ein System zur wundballistischen Untersuchung von Geschossen nach Durchdringen von Seitenscheiben aus Verbundglas. Bereits aus dem Titel ist ersichtlich, dass das Beschussmedium nicht nur die erwähnten Simulanzien umfasst, sondern auch Seitenscheiben aus Verbundglas und aus Polyurethan. Daher wird kein Beschussmedium, welches aus einem homogenen Material ausgebildet ist, offenbart. Dagegen wird ein Beschussgerät und eine erste Lichtschranke zur Bestimmung der Eintrittsgeschwindigkeit eines Geschosses in das Beschussmedium offenbart. Ferner wird beschrieben, dass Polyurethanschädel mit Hilfe eines Magnetresonanztomographen untersucht wurden, um die Volumina der entstandenen Wundkanäle zu berechnen.Finally, KUNZ, SN, wound ballistic studies on the effect and effectiveness of projectiles after penetrating a car side window made of laminated glass from different firing angles, dissertation, medical faculty of the Ludwig-Maximilians-University in Munich, 2007 discloses a system for wound ballistic study of projectiles after penetrating Laminated glass side windows. From the title it is clear that the bullets used include not only the simulants mentioned, but also side windows made of laminated glass and polyurethane. Therefore, no bombardment medium formed from a homogeneous material is disclosed. In contrast, a bombardment device and a first light barrier for determining the entry speed of a projectile into the bombardment medium are disclosed. Furthermore, it is described that polyurethane skulls were examined using a magnetic resonance tomograph in order to calculate the volumes of the resulting wound channels.
Auch ist eine Automatisierung der oben genannten Schritte nicht möglich.It is also not possible to automate the above steps.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein System und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und gleichzeitig variabel und reproduzierbar einsetzbar sind. Des Weiteren soll eine Automatisierung möglich sein.The object of the invention is therefore to provide a system and a method which avoid the disadvantages of the prior art and at the same time can be used variably and reproducibly. Furthermore, automation should be possible.
Zusätzlich soll die erfindungsgemäße Lösung einen Zusammenhang zwischen abgegebener Energie eines Geschosses und der Eindringtiefe des Geschosses in ein Beschussmedium und durch eine Volumenbestimmung des 3-D Modells einen Zusammenhang zwischen der rechnerischen Energieabgabe eines Geschosses in einem Beschussmedium und dem durch das Geschoss erzeugten Volumen im Beschussmedium herstellen.In addition, the solution according to the invention is intended to establish a connection between the energy released by a projectile and the penetration depth of the projectile into a shelling medium and, by determining the volume of the 3-D model, a connection between the calculated energy release of a projectile in a shelling medium and the volume generated by the shell in the shelling medium .
Des Weiteren kann durch die in einer Recheneinheit hinterlegten 3-D Modelle aufgrund charakteristischer Ausbildungen dieser 3-D Modelle auf die Beschaffenheit des untersuchten Geschosses, wie Vollmantel, Halbmantel, Hohlladung, Mantelmaterialien, Kernmaterial, Eindringgeschwindigkeit, Masse etc, gefolgert werden.Furthermore, the 3D models stored in a computing unit can be used to draw conclusions about the nature of the projectile being examined, such as full metal jacket, half jacket, shaped charge, jacket materials, core material, penetration speed, mass, etc., based on characteristic configurations of these 3D models.
Schließlich sollen eindeutige Beschussnachweise zur späteren Nachprüfung archivierbar sein.Ultimately, it should be possible to archive clear evidence of proof of fire for later verification.
Diese Aufgabe wird durch ein System und ein Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 9 gelöst, bei der die in einem Beschussmedium durch einen Beschuss entstandenen Risse, Hohlräume, Kanäle und etwa vorhandener Geschossreste als ein räumliches
- • positives Abbild und / oder
- • Splitterabbild und / oder
- • negatives Abbild der die in dem Beschussmedium durch einen Beschuss mit einem Geschoss entstandenen Risse, Hohlräume und Kanäle und etwa vorhandener Geschossreste als 3-D Modell zur Verfügung gestellt werden.
- • positive image and / or
- • Splinter image and/or
- • Negative image of the cracks, cavities and channels created in the bombardment medium by a bullet and any remaining bullets are made available as a 3-D model.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous embodiments and developments of the invention are described in the dependent claims.
Dazu wird erfindungsgemäß ein System zur ballistischen Untersuchung von Geschossen zur Verfügung gestellt, welches folgendes aufweist:
- • ein Beschussmedium, wobei das Beschussmedium aus einem röntgentechnisch verwendbaren, homogenen Material ausgebildet ist;
- • ein Beschussgerät;
- • eine erste Lichtschranke zur Bestimmung der Eintrittsgeschwindigkeit des Geschosses in eine Seite des Beschussmediums;
- • eine tomografische Einheit zur Bestimmung einer Beschusswirkung in dem Beschussmedium;
- • eine Analyseeinheit, insbesondere zur Berechnung und Aufbereitung der tomografischen Daten für ein 3-D Modell;
- • eine Recheneinheit zur Erzeugung des 3-D Modells und
- • eine 3-D Anzeigeeinheit und oder eine 3-D Ausgabeeinheit, wobei
- • a bombardment medium, wherein the bombardment medium is made of a homogeneous material that can be used in X-ray technology;
- • a firing device;
- • a first light barrier for determining the entry speed of the projectile into one side of the bombardment medium;
- • a tomographic unit for determining a bombardment effect in the bombardment medium;
- • an analysis unit, in particular for calculating and processing the tomographic data for a 3D model;
- • a computing unit for generating the 3-D model and
- • a 3-D display unit and/or a 3-D output unit, where
Dabei sind in der Recheneinheit bereits erzeugte 3-D Modelle hinterlegt, um aufgrund charakteristischer Ausbildungen dieser 3-D Modelle auf die Beschaffenheit des Geschosses, wie Vollmantel, Halbmantel, Hohlladung, Mantelmaterialien, Kernmaterial, Eindrittgeschwindigkeit, Masse etc, schließen zu können. Erfindungsgemäß wird hierbei auch eine Datenbank mit den hinterlegten 3-D Modellen verwendet.3D models that have already been generated are stored in the processing unit in order to be able to draw conclusions about the properties of the projectile, such as full metal jacket, half metal jacket, shaped charge, jacket materials, core material, penetration speed, mass, etc., based on the characteristic formations of these 3D models. According to the invention, a database with the stored 3D models is also used here.
Durch eine Volumenbestimmung des 3-D Modells wird ein Zusammenhang zwischen der rechnerischen Energieabgabe eines Geschosses in dem Beschussmedium und dem durch das Geschoss erzeugten Volumen im Beschussmedium hergestellt.By determining the volume of the 3-D model, a connection is established between the calculated energy output of a bullet in the bullet medium and the volume generated by the bullet in the bullet medium.
Des Weiteren wird ein Zusammenhang zwischen kinetischer Energie des Geschosses und Eindringtiefe innerhalb des Beschussmediums hergestellt. Hierbei wird der Zusammenhang als Wirksamkeit bezeichnet und in Joule/cm angegeben.Furthermore, a connection between the kinetic energy of the bullet and the penetration depth within the bullet medium is established. Here, the connection is referred to as effectiveness and given in joules/cm.
Schließlich kann durch die in einer Recheneinheit hinterlegten 3-D Modelle aufgrund charakteristischer Ausbildungen dieser 3-D Modelle auf die Beschaffenheit des untersuchten Geschosses, wie Vollmantel, Halbmantel, Hohlladung, Mantelmaterialien, Kernmaterial, Eindringgeschwindigkeit, Masse etc, gefolgert werden.Finally, the 3-D models stored in a computing unit can be used to draw conclusions about the properties of the examined projectile, such as full metal jacket, half jacket, shaped charge, jacket materials, core material, penetration speed, mass, etc., based on characteristic configurations of these 3-D models.
Zusätzlich werden geeignete Prädiktoren für den geschossspezifischen Einsatzzweck, zum Beispiel die tierschutzgerechte Tötung von Schalenwild, datenbasiert bestimmt und ein messwertbasiertes Verfahren zur Prüfung der zielballistischen Eignung von Geschossen für den zugedachten Einsatzzweck, zum Beispiel von Jagdgeschossen und der Herleitung begrenzender Schussentfernungen zur Vermeidung von Freilandversuchen an lebenden Tieren begründet. Die Ergebnisse dieses Verfahrens erlauben, die Bewertung einzelner Tötungshandlungen im Jagdbetrieb auf Schalenwild zu präzisieren. Dazu regeln das Tierschutzgesetz und das Bundesjagdgesetz neben dem „Wann“ (Jagd- und Schonzeiten), „Wo“ (Jagdbezirke) und durch „Wen“ (sachkundige Personen, also Jägerinnen und Jäger) auch das „Wie“ einer solchen Tötung. Die Tötungsmethode „Gewehrschuss“ für die Jagd auf Schalenwild wird durch das vorliegende Verfahren präzisierend definiert.In addition, suitable predictors for the projectile-specific purpose, for example the animal welfare-friendly killing of hoofed game, are determined based on data and a measurement-based procedure for testing the target ballistic suitability of projectiles for the intended purpose, for example hunting projectiles and the derivation of limiting shooting distances to avoid field tests on living animals animals justified. The results of this procedure allow for a more precise assessment of individual killing actions in hoofed game hunting operations. In addition to the "when" (hunting and closed seasons), "where" (hunting districts) and by "who" (experts, i.e. hunters), the "animal protection law" and the federal hunting law also regulate the "how" of such a killing. The method of killing "rifle shot" for hunting hoofed game is defined more precisely by the present procedure.
Bislang wurde die Computertomographie nur in der Humanmedizin für Diagnostik verwendet und vereinzelt auch in der Veterinärmedizin. Durch rechnerbasierte Auswertung einer Vielzahl, aus verschiedenen Richtungen aufgenommenen Röntgenaufnahmen eines Objektes werden Schnittbilder erzeugt. Alternative Bezeichnungen sind CT-Scan, CAT-Scan (von computer-assisted tomography oder computed axial tomography) oder Schichtröntgen.So far, computed tomography has only been used in human medicine for diagnostics and occasionally also in veterinary medicine. Sectional images are generated by computer-based evaluation of a large number of X-ray images of an object taken from different directions. Alternative names are CT scan, CAT scan (from computer-assisted tomography or computed axial tomography) or tomography.
Aufgrund dieser Möglichkeiten ist auch ein automatisiertes Verfahren zur Erzeugung von 3-D Bildern bzw. 3-D Modellen möglich.Because of these possibilities, an automated method for generating 3D images or 3D models is also possible.
Es ist vorstellbar, dass die Recheneinheit zur Erzeugung von 3-D Daten bzw. des 3-D Modells als integraler Bestandteil der tomografischen Einheit, der Analyseeinheit oder der 3-D Anzeigeeinheit ausgebildet ist.It is conceivable that the computing unit for generating 3D data or the 3D model is designed as an integral part of the tomographic unit, the analysis unit or the 3D display unit.
Vorteilhafterweise ist das Beschussmedium aus einem röntgentechnisch analysierbaren, homogenen Material ausgebildet, insbesondere einer Gelatine und / oder einer Seife, insbesondere aus Glyzerin. Auch andere Materialien wie natürliche Stoffe und Kunststoffe sind dafür denkbar.The bombardment medium is advantageously made of a homogeneous material that can be analyzed by X-ray technology, in particular a gelatine and/or a soap, in particular glycerin. Other materials such as natural materials and plastics are also conceivable.
Dabei kann das Beschussmedium beispielsweise bzgl. Abmessungen und Materialeigenschaften standardisiert sein, um eine exakte Reproduzierung der Ergebnisse zur ermöglichen. Aufgrund der standardisierten Abmessungen ist auch eine Automatisierung mit Wechselsystemen einfach darstellbar.The bombardment medium can be standardized with regard to dimensions and material properties, for example, in order to enable the results to be reproduced exactly. Due to the standardized dimensions, automation with changing systems is also easy to implement.
Die Homogenität des Beschussmediums ist Voraussetzung für den Beschuss. Eine Kalibrierung erfolgt aber auf anderem Wege - nicht über das CT - ein ex-ante Scan unbeschossener Blöcke wäre zu kostenintensiv; aber als ex-post ohnehin miterfasstes Instrument der Qualitätssicherung ist eine Überprüfung möglich und sinnvoll.The homogeneity of the bombardment medium is a prerequisite for the bombardment. However, calibration is carried out in a different way - not via the CT - an ex-ante scan of unfired blocks would be too expensive; but as an instrument of quality assurance that is recorded ex-post anyway, a review is possible and makes sense.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die tomografische Einheit zur Durchführung eines computertomografischen Scans ausgebildet. Denkbar sind auch andere tomografische Verfahren wie beispielsweise die
- • klassische” Röntgentomografie,
- • Ultraschalldiagnostik (Sonografie),
- • Magnetresonanztomografie (MRT, Kernspintomografie),
- • Positronen-Emissions-Tomografie (PET),
- • Einzelphotonen-Emissionscomputertomografie (SPECT),
- • optische Kohärenztomografie (OCT) und
- • die Elektrische Impedanz-Tomografie (EIT).
- • classic” X-ray tomography,
- • Ultrasound diagnostics (sonography),
- • Magnetic resonance imaging (MRI, magnetic resonance imaging),
- • Positron Emission Tomography (PET),
- • Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT),
- • optical coherence tomography (OCT) and
- • Electrical Impedance Tomography (EIT).
Aber auch andere tomografische Verfahren sind vorstellbar wie beispielsweise die
- • Quantentomographie, die mit ähnlichen mathematischen Methoden wie in der Medizin die vollständige Vermessung des Quantenzustandes eines Objektes (z. B. seine Dichtematrix oder seine Ort- und Impulsverteilung) ermöglicht,
- • Elektronentomografie, bei der die einzelnen Schnittbilder (Projektionen) mit dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) erzeugt werden,
- • Neutronentomografie,
- • Tomografische Atomsonde, atom-probe tomography (APT) oder dreidimensionale Atomsonde (3DAP),
- • Photoakustische Tomografie (PAT) und die Computed Tomography Imaging Spectrometer (CTIS).
- • Quantum tomography, which enables the complete measurement of the quantum state of an object (e.g. its density matrix or its position and momentum distribution) using mathematical methods similar to those used in medicine,
- • Electron tomography, in which the individual sectional images (projections) are generated with the transmission electron microscope (TEM),
- • neutron tomography,
- • Tomographic atom probe, atom-probe tomography (APT) or three-dimensional atom probe (3DAP),
- • Photoacoustic Tomography (PAT) and the Computed Tomography Imaging Spectrometer (CTIS).
Natürlich sind auch andere optische und tomografische Analyseverfahren vorstellbar. Dabei sollte die Auflösung beispielsweise im Bereich von 0,01 mm bis 1 mm Schichtdicke liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm.Of course, other optical and tomographic analysis methods are also conceivable. The resolution should be in the range from 0.01 mm to 1 mm layer thickness, for example, preferably in the range from 0.1 mm to 0.5 mm.
Vorteilhafterweise weist das System zur ballistischen Untersuchung von Geschossen ein Beschussmedium aus einem spezifizierten Material auf, insbesondere mit konstanter Dichte, insbesondere aus einer Gelatine oder einer ballistischen Seife, insbesondere aus Glyzerin. Die spezifizierte Dichte des Beschussmediums ist für kinematische/ballistische Untersuchungen und zur Auswertung von entscheidender Bedeutung. Dazu wir die Dichte vor einem Beschuss meistens verifiziert: Entweder durch einen spezifizierten Beschuss mit einem Luftgewehr und anschließender Bestimmung der Eindringtiefe und / oder Bestimmung des Gewichts und Verdrängung des Volumens des Beschussmediums in einem Behälter mit Flüssigkeit.Advantageously, the system for the ballistic examination of projectiles has a bombardment medium made of a specified material, in particular with a constant density, in particular made of a gelatine or a ballistic soap, in particular made of glycerin. The specified density of the bullet medium is of crucial importance for kinematic/ballistic investigations and evaluation. For this purpose, the density is usually verified before a bombardment: either by a specified bombardment with an air gun and subsequent determination of the penetration depth and / or determination of the weight and displacement of the volume of the bombardment medium in a container with liquid.
Um eine Eintrittsgeschwindigkeit des Geschoss in das Beschussmedium in einem Bereich zwischen 1 m/s bis 5000 m/s, insbesondere in einem Bereich zwischen 400 m/s bis 900 m/s für Jagdbüchsengeschosse, zu regulieren, wird in der vorliegenden Erfindung eine unterschiedliche Treibladung innerhalb eines spezifizierten Patronentyps angeordnet.In order to regulate the entry speed of the projectile into the bombardment medium in a range between 1 m/s and 5000 m/s, in particular in a range between 400 m/s and 900 m/s for hunting rifle projectiles, a different propellant charge is used in the present invention placed within a specified cartridge type.
Eine Patrone besteht in der Regel aus vier verschiedenen Elementen:
- • dem Geschoss,
- • der Treibladung,
- • der Hülse und
- • dem Zündelement (Biertümpel, 2002).
- • the projectile,
- • the propellant charge,
- • the sleeve and
- • the ignition element (Bürümpel, 2002).
Das Geschoss ist dabei der später bewegte (verschossene) Bestandteil, der das Ziel erreichen soll. Die Treibladung, bei modernen Jagdpatronen Nitrocellulose-Pulver, ist der Energieträger für die Beschleunigung des Geschosses durch Druck in Form von heißen Gasen aus dessen Abbrand. Das Zündelement (Zündhütchen) ermöglicht die gezielte Zündung des Abbrandes der Treibladung. Die Hülse hält Geschoss, Pulver und Zündhütchen in geeigneter Form zusammen. So hält der Hülsenhals das Geschoss, der Pulverraum das Pulver und die Zündglocke das Zündhütchen. Ein Zündkanal stellt die Verbindung von Zündglocke und Pulverraum dar und ermöglicht das Zünden des Pulvers durch das Zündhütchen.The projectile is the later moved (fired) component that is supposed to reach the target. The propellant charge, nitrocellulose powder in modern hunting cartridges, is the energy carrier for accelerating the projectile by pressure in the form of hot gases from its combustion. The ignition element (ignition cap) enables the targeted ignition of the combustion of the propellant charge. The case holds the bullet, powder and primer together in a suitable form. The case neck holds the bullet, the powder chamber holds the powder and the primer pocket holds the primer. An ignition channel represents the connection between the primer bell and the powder chamber and enables the powder to be ignited through the primer.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Treibladung innerhalb einer Patrone für ein spezifiziertes Geschoss modifiziert, um unterschiedliche Eintrittgeschwindigkeiten in einem Bereich zwischen 1 m/s bis 5000 m/s, insbesondere in einem Bereich zwischen 400 m/s bis 900 m/s, in das Beschussmedium zu erreichen und dadurch einen Zusammenhang zwischen kinetischer Energie des Geschosses und Eindringtiefe des Geschosses in das Beschussmedium zu erhalten. Dies ist natürlich ebenso Voraussetzung um einen Zusammenhang zwischen kinetischer Energie und das durch das Geschoss erzeugten Volumen oder andere Veränderungen innerhalb des Beschussmediums festzulegen.In the present invention, the propellant charge within a cartridge for a specified projectile is modified to allow different entry velocities in a range between 1 m/s to 5000 m/s, in particular in a range between 400 m/s to 900 m/s, into the To achieve bombardment medium and thereby obtain a connection between the kinetic energy of the projectile and the depth of penetration of the projectile in the bombardment medium. Of course, this is also a prerequisite for establishing a relationship between kinetic energy and the volume generated by the bullet or other changes within the bullet medium.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in dem System und Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen für die Analyseeinheit zur Berechnung und Aufbereitung der tomografischen Daten Schwellwerte definierbar, um z. B. Poren des Beschussmediums von der Analyse auszuschließen. Hierbei sind nicht nur minimale Schwellwerte sondern auch maximale Schwellwerte denkbar.In a further advantageous embodiment, threshold values can be defined in the system and method for the ballistic examination of projectiles for the analysis unit for the calculation and processing of the tomographic data, e.g. B. to exclude pores of the bombardment medium from the analysis. In this case, not only minimum threshold values but also maximum threshold values are conceivable.
Vorteilhafterweise kann die Analyseeinheit auch Splitter des Geschosses und die dadurch entstandenen Kanäle analysieren, als 3-D Daten aufbereiten und ausgeben. Hierbei ist auch eine farbige Darstellung der Kanäle etc. in Abhängigkeit des Durchmessers denkbar. Auch die Darstellung der Geschoßsplitter in einer eigenen Farbe ist denkbar. Ebenso ist denkbar ein positives Abbild der Geschosssplitter zu erzeugenAdvantageously, the analysis unit can also analyze fragments of the projectile and the resulting channels, process them as 3D data and output them. A colored representation of the channels etc. depending on the diameter is also conceivable here. It is also conceivable to display the projectile splinters in their own color. It is also conceivable to create a positive image of the projectile fragments
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die 3-D Ausgabeeinheit als 3-D Drucker ausgebildet. Auch andere 3-D Ausgabeeinheiten sind vorstellbar, wie eine Gusseinheit, mehrachsiges Bearbeitungszentrum (CNC) etc. Als Material des 3-D Modells können dabei Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, Metall oder Holz zur Anwendung kommen. Bei diesem Abbild könnte z.B. der Hohlraum und die Kanäle innerhalb des Beschussmediums farblos dargestellt werden und nur noch die Splitter farblich erkennbar eingefärbt sein.According to a further advantageous embodiment, the 3D output unit is designed as a 3D printer. Other 3D output units are also conceivable, such as a casting unit, multi-axis machining center (CNC), etc. Plastics, in particular thermoplastics, metal or wood can be used as the material of the 3D model. In this image, e.g. the cavity and the channels within the bombardment medium could be shown colorless and only the splinters could be colored in a recognizable color.
Die ballistische Plastik weist vorteilhafterweise bei ihrer Herstellung eine Auflösung von 0,01 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,1 mm, besonders bevorzugt 0,3 mm Schichtdicke auf. Aufgrund der geringen erzielbaren Schichtdicken lassen sich selbst Feinheiten gut darstellen.During its manufacture, the ballistic plastic advantageously has a layer thickness of 0.01 mm to 1 mm, preferably 0.1 mm, particularly preferably 0.3 mm. Due to the low layer thicknesses that can be achieved, even subtleties can be represented well.
Vorteilhafterweise weist die ballistische Plastik ein Material auf, das zwischen -120°C bis 120°C, bevorzugt 0°C bis 90° C, besonders bevorzugt 10°C und 40°C maßhaltig und/oder formstabil ist. Dadurch fallen keine besonderen klimatischen Anforderungen zur Aufbewahrung der ballistischen Plastik an.Advantageously, the ballistic plastic has a material that is dimensionally stable and/or dimensionally stable between -120°C to 120°C, preferably 0°C to 90°C, particularly preferably 10°C and 40°C. Through this there are no special climatic requirements for storing ballistic plastic.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die ballistische Plastik ein Material wie beispielsweise Polylactid (PLA) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) auf, das farbecht und/oder lebensmittelecht und/oder stoßfest und unempfindlich gegenüber Handschweiß bzw. Reinigungsmitteln ist.According to a further advantageous embodiment, the ballistic plastic has a material such as polylactide (PLA) or acrylonitrile butadiene styrene (ABS), which is colorfast and/or food safe and/or impact resistant and insensitive to hand perspiration or cleaning agents.
Die durch den Beschuss mit dem Geschoss entstandenen Risse und Hohlräume und etwaig vorhandene Geschossreste werden nach dem computertomografischen Scan durch die tomografische Einheit volumetrisch vermessen und in einem Datenformat zur Ansteuerung der 3-D Ausgabeeinheit bereitgestellt, insbesondere im DICCOM Format und/oder als STL Dateien. Auch andere 3-D CAD Datenformate sind vorstellbar wie DXF, STEP, IGES etc.The cracks and cavities caused by the shelling with the bullet and any remaining bullets are measured volumetrically by the tomographic unit after the computer tomographic scan and made available in a data format for controlling the 3-D output unit, in particular in DICCOM format and/or as STL files. Other 3-D CAD data formats are also conceivable, such as DXF, STEP, IGES, etc.
Vorteilhafterweise werden die durch den Beschuss mit dem Geschoss entstandenen Risse und Hohlräume nach dem computertomografischen Scan durch die tomografische Einheit graphisch mittels Bild und / oder Video aufgearbeitet und / oder wird eine Umrechnung basierend auf der Volumenbildung in Energieabgabe des Geschosses durchgeführt.Advantageously, the cracks and cavities caused by the projectile being fired are processed graphically by the tomographic unit after the computer tomographic scan by means of an image and/or video and/or a conversion is carried out based on the volume formation in the projectile's energy release.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die durch den Beschuss mit dem Geschoss entstandenen Risse und Hohlräume, die auch aus einer Splitterbildung des eindringenden Geschosses in das Beschussmedium resultieren, in Abhängigkeit ihres Durchmesser unterschiedlich farblich sowohl zweidimensional als auch dreidimensional dargestellt werden.According to a further advantageous embodiment, the cracks and cavities caused by the shelling with the shell, which also result from the formation of splinters from the shell penetrating the shelling medium, can be displayed in different colors both two-dimensionally and three-dimensionally depending on their diameter.
Zur weiteren Erhöhung der Reproduzierbarkeit und genaueren Bestimmung der Energieabgabe weist das System und Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine erste Lichtschranke zur Bestimmung der Eintrittsgeschwindigkeit des Geschosses in eine Seite des Beschussmediums auf, die einen Abstand L2 zwischen der ersten Lichtschranke und der dem Beschussgerät zugewandten Seite des Beschussmediums aufweist, insbesondere mit einem Abstand L2 von 0,5 m bis 5 m, insbesondere mit einem Abstand L2 von 2,5 m.To further increase the reproducibility and more precise determination of the energy output, the system and method for the ballistic examination of projectiles in a further advantageous embodiment has a first light barrier for determining the entry speed of the projectile into one side of the bombardment medium, which has a distance L2 between the first light barrier and the side of the bombardment medium facing the bombardment device, in particular at a distance L2 of 0.5 m to 5 m, in particular at a distance L2 of 2.5 m.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das System zur ballistischen Untersuchung von Geschossen eine zweite Lichtschranke 12 zur Bestimmung der Austrittsgeschwindigkeit des Geschosses 4 aus einer Seite 2b des Beschussmediums 2 auf, die einen Abstand L3 zwischen der zweiten Lichtschranke 12 und der dem Beschussgerät 3 abgewandten Seite 2b des Beschussmediums 2 aufweist, insbesondere mit einem Abstand L3 von 0,5 m bis 5 m, insbesondere mit einem Abstand L3 von 0,8 m. Dadurch ist auch eine exakte Bestimmung der abgegebenen Energie des Geschosses 4 in das Beschussmedium 2 mittels der Geschwindigkeitsdifferenz der Eintrittsgeschwindigkeit v1, der Austrittsgeschwindigkeit v2 und der Masse des Geschosses 4 durchführbar. Des Weiteren ist auf der Seite 2b noch ein Geschossfangkorb angeordnet. Dadurch kann das Geschoss 4 nach dem Beschuss noch einmal gewogen werden, um aufgrund der Gewichtsdifferenz des Geschosses 4 beim Eintritt und Austritt aus dem Geschossmedium 2 Aussagen über das Gewicht der in dem Beschussmedium 2 angeordneten Splitter treffen zu können.In a further advantageous embodiment, the system for the ballistic examination of projectiles has a second
Zudem kann die dabei abgegebene kinetische Energie genau und sehr einfach berechnet werden: Ekin = ½ m (v3 -v2)2 In addition, the kinetic energy released can be calculated precisely and very easily: E kin = ½ m (v 3 -v 2 ) 2
Vorteilhafterweise ist schließlich noch die Anbringung einer High Speed Kamera und / oder eine Wärmebildkamera zur genauen Bestimmung der Verformung beim Geschoss und Beschussmedium. Dadurch können auch dynamische Vorgänge beim Eindringen des Geschosses in das Beschussmedium dargestellt werden.Finally, it is also advantageous to attach a high-speed camera and/or a thermal imaging camera to precisely determine the deformation of the projectile and the bullet medium. As a result, dynamic processes occurring when the projectile penetrates into the shelling medium can also be represented.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- • erster Schritt: Beschießen eines Beschussmediums mit einem Geschoss durch ein Beschussgerät;
- • zweiter Schritt: Bestimmung der Eintrittsgeschwindigkeit des Geschosses in das Beschussmedium mit einer ersten Lichtschranke;
- • dritter Schritt: Scannen des Beschussmediums mit einer tomografischen Einheit;
- • vierter Schritt: Analysieren, Berechnen und Aufbereiten der tomographischen Daten für ein 3-D Modell;
- • fünfter Schritt: Erzeugen eines 3-D Modells und Bestimmung des Volumens mittels einer Recheneinheit als
- ◯ positives Abbild und / oder
- ◯ Splitterabbild und / oder
- ◯ negatives Abbild;
- • sechster Schritt: Anzeigen des 3-D Modells mittel einer 3-D Anzeigeeinheit und / oder Ausgeben des 3-D Modells mittel einer 3-
D Ausgabeeinheit 9b;
- • first step: bombarding a bombardment medium with a projectile by a bombardment device;
- • second step: determination of the entry speed of the projectile into the bombardment medium with a first light barrier;
- • third step: scanning of the bombardment medium with a tomographic unit;
- • fourth step: analysis, calculation and processing of the tomographic data for a 3-D model;
- • Fifth step: Creation of a 3-D model and determination of the volume using a computing unit as
- ◯ positive image and / or
- ◯ fragment image and / or
- ◯ negative image;
- sixth step: displaying the 3D model using a 3D display unit and/or outputting the 3D model using a
3D output unit 9b;
Hier wird durch eine Veränderung der Masse der Treibladung innerhalb einer Patronenhülse eine unterschiedliche Mündungsgeschwindigkeit bzw. Eintrittsgeschwindigkeit des Geschosses in das Beschussmedium erreicht.Here, by changing the mass of the propellant charge within a cartridge case, a different muzzle velocity or entry velocity of the projectile into the bullet medium is achieved.
Vorteilhafterweise ist durch die Veränderung der Treibladung die abgegebene kinetische Energie des Geschosses an das Beschussmedium veränderbar und somit die
- • Herstellung eines Zusammenhangs zwischen abgegebener kinetischer Energie des Geschosses und Eindringtiefe entlang der Achse A des Volumenkörpers innerhalb des Beschussmediums, wobei dieser Zusammenhang als Wirksamkeit bezeichnet und in Joule/cm angegeben wird und / oder
- • Herstellung eines Zusammenhangs zwischen dem
durch das Geschoss 4 erzeugten Volumens im Beschussmedium und rechnerischer Energieabgabe des Geschosses 4im Beschussmedium 2 anwendbar.
- • Creation of a relationship between the kinetic energy released by the projectile and the depth of penetration along the axis A of the volume within the bullet medium, this relationship being referred to as effectiveness and given in joules/cm and/or
- • Creation of a connection between the volume generated by the
bullet 4 in the bombardment medium and the calculated energy output of thebullet 4 in thebombardment medium 2 applicable.
Vorteilhafterweise wird eine vollständige Automatisierung für das System und Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen zur ermöglicht. Dies ist durch eine Wechseleinrichtung, Ansteuerung eines Roboters, automatisches Scannen und Auswerten, etc. vorstellbar.Advantageously, full automation for the system and method for ballistic testing of projectiles is made possible. This is conceivable by means of a changing device, control of a robot, automatic scanning and evaluation, etc.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend wird die Erfindung zusammen mit den beigefügten Figuren beschrieben. Darin zeigen
-
1 : eine schematische Übersicht des Systems zur ballistischen Untersuchung von Geschossen mit einer ersten Lichtschranke; -
2 : eine schematische Übersicht des Systems zur ballistischen Untersuchung von Geschossen mit einer ersten und zweiten Lichtschranke; -
3 : eine 3D-Darstellung eines Schusskanals, welche aus Computertomografiedaten erstellt wurde; -
4 : eine 3-D Darstellung eines Schusskanals, welche aus Computertomografiedaten als positive Kaverne erstellt wurde; -
5 : eine 3-D Darstellung eines Schusskanals, welche aus Computertomografiedaten als positive Kaverne mit Splittern erstellt wurde; -
6 : eine 3-D Darstellung eines Schusskanals, welche aus Computertomografiedaten aus Splittern ohne positive Kaverne erstellt wurde; -
7 : eine 3-D Darstellung eines Schusskanals, welche aus Computertomografiedaten als negative Kaverne im Beschussmedium erstellt wurde; -
8 : eine 3-D Darstellung eines Schusskanals, welche aus Computertomografiedaten als positive Kaverne im Beschussmedium erstellt wurde und -
9 : ein Flussdiagramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren zur ballistischen Untersuchung von Geschossen eines Beschussmediums zeigt.
-
1 : a schematic overview of the system for ballistic testing of projectiles with a first light barrier; -
2 : a schematic overview of the system for ballistic testing of projectiles with a first and second light barrier; -
3 : a 3D representation of a shot channel, which was created from computed tomography data; -
4 : a 3-D representation of a shot channel, which was created from computed tomography data as a positive cavern; -
5 : a 3-D representation of a shot channel, which was created from computed tomography data as a positive cavern with splinters; -
6 : a 3-D representation of a shot channel, which was created from computed tomography data from fragments without a positive cavern; -
7 : a 3-D representation of a shot channel, which was created from computed tomography data as a negative cavern in the shot medium; -
8th : a 3-D representation of a shot channel, which was created from computed tomography data as a positive cavern in the shot medium and -
9 1: a flow chart showing a method according to the invention for the ballistic examination of projectiles in a bombardment medium.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten AusführungsformDetailed description of a preferred embodiment
In
- • Ein System zur ballistischen
Untersuchung von Geschossen 1, welches Folgendes aufweist:◯ ein Beschussmedium 2,wobei das Beschussmedium 2 aus einem röntgentechnisch verwendbaren, homogenen Material ausgebildet ist;◯ ein Beschussgerät 3;- ◯ eine erste Lichtschranke 11 zur Bestimmung der Eintrittsgeschwindigkeit eines Geschosses 4 in
eine Seite 2a desBeschussmediums 2; - ◯ eine tomografische Einheit 5 zur Bestimmung einer Beschusswirkung in
dem Beschussmedium 2; ◯ eine Analyseeinheit 6, insbesondere zur Berechnung und Aufbereitung der tomografischen Daten für ein 3-D Modell 8;◯ eine Recheneinheit 7 zur Erzeugung des 3-D Modells 8 und- ◯ eine 3-
D Anzeigeeinheit 9a und / oder eine 3-D Ausgabeeinheit 9b.
- • A projectile
ballistics analysis system 1 comprising:- ◯ a
bombardment medium 2, wherein thebombardment medium 2 is made of a homogeneous material that can be used in X-ray technology; - ◯ a
firing device 3; - ◯ a
first light barrier 11 for determining the entry speed of a projectile 4 in aside 2a of thebombardment medium 2; - ◯ a
tomographic unit 5 for determining a bombardment effect in thebombardment medium 2; - ◯ an
analysis unit 6, in particular for calculating and processing the tomographic data for a 3-D model 8; - ◯ a
computing unit 7 for generating the 3-D model 8 and - ◯ a
3D display unit 9a and/or a3D output unit 9b.
- ◯ a
Hierbei ist das Beschussgerät 3 frei wählbar und daher nicht spezifisch definiert. Es kann
- ◯ ein Gewehr,
- ◯ eine Pistole,
- ◯ eine Zwille,
- ◯ ein Bogen,
- ◯ ein Beschussapparat oder auch
- ◯ ein Wurfarm sein.
- ◯ a gun,
- ◯ a gun,
- ◯ a slingshot,
- ◯ a bow,
- ◯ a bombardment device or also
- ◯ be a throwing arm.
Einzige Aufgabe ist es, das Geschoss 4 durch die erste Lichtschranke in das das Beschussmedium 2 zu befördern. Hierbei dringt das Geschoss 4 über die Seite 2a des Beschussmediums 2 in das Beschussmedium 2 ein. Je nach Energie des Geschosses 4 tritt es auf der gegenüberliegenden Seite 2b des Beschussmediums 2 aus dem Beschussmedium 2 wieder aus.The only task is to convey the projectile 4 through the first light barrier into the
Durch Messung der Geschossgeschwindigkeit v1 in der ersten Lichtschranke 11 kann auf die Auftreffgeschwindigkeit des Geschosses 4 auf das Beschussmedium 2 auf Seite 2a des Beschussmediums rückgeschlossen werden.By measuring the bullet velocity v 1 in the
Des Weiteren kann auf die Mündungsgeschwindigkeit v0 des Geschosses durch die Geschossgeschwindigkeit v1 in der ersten Lichtschranke 11 gefolgert werden. Diese beiden Geschwindigkeiten sind nahezu gleichzusetzen (bei Kurz- und Langwaffen und einem Abstand von L1 = 10 m). Es handelt sich bei der Mündungsgeschwindigkeit v0 des Geschosses um diejenige Geschwindigkeit, mit der sich ein von einer Rohrwaffe abgeschossenes Projektil beim Austritt aus dem Waffenrohr relativ zum Waffenrohr auf seiner Trajektorie bewegt.Furthermore, the muzzle velocity v 0 of the bullet can be inferred from the bullet velocity v 1 in the
Des Weiteren kann in dem System und Verfahren zur Treffer- bzw. Schussauswertung 1 eines Beschussmediums 2 noch eine zweite Lichtschranke 12 angeordnet werden (vergl.
Des Weiteren ist in einem Abstand > L3 noch ein (nicht dargestellter) Geschossfangkorb angeordnet, der das Geschoss 4 nach dem Beschuss aufnimmt. Nach Entnahme des Geschosses 4 aus dem Geschossfangkorb wird das Geschoss 4 gewogen. Aufgrund einer Gewichtsdifferenz, Geschossgewicht vor dem Beschuss / nach dem Beschuss, kann auf die Masse der in dem Beschussmedium 2 befindlichen Splitter geschlossen werden.Furthermore, a bullet trap (not shown) is arranged at a distance >L3, which picks up the
Die Beschussentfernung L1 ist ebenfalls frei zu wählen, um eine hohe Reproduzierbarkeit und eine exakte Eindringposition in das Beschussmedium 2 sicherzustellen wird standardmäßig als Beschussentfernung L1 = 10 m gewählt.The bombardment distance L1 can also be chosen freely in order to ensure high reproducibility and an exact penetration position in the
Die Geschossgeschwindigkeiten ergeben sich in jedem Versuch individuell und sind daher nicht zu standardisierenThe projectile velocities are determined individually in each test and therefore cannot be standardized
Als Geschoss 4 (Kaliber, Art, Masse, etc. - Beispiele) können z.B. alle Patronen der TDCC (Tables of Dimensions of Cartridges and Chambers) Tabellen der Commission Internationale Permanente Pour L'epreuve Des Armes A Feu Portatives (CIP) für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Weitere Informationen waren zum Zeitpunkt der Anmeldung verfügbar unter:
http://www.cip-bobp.org/tdcc.As bullet 4 (caliber, type, mass, etc. - examples), for example, all cartridges of the TDCC (Tables of Dimensions of Cartridges and Chambers) Tables of the Commission Internationale Permanente Pour L'epreuve Des Armes A Feu Portatives (CIP) for the inventive procedures are used. More information was available at the time of registration at:
http://www.cip-bobp.org/tdcc.
Als Beschussmedium 2 kommen sämtliche Beschussmedien in Betracht, die röntgentechnisch bearbeitet werden können. Die beiden weltweit gängigsten Beschussmedien sind ballistische Seife und Gelatine.All bombardment media that can be processed using X-ray technology can be used as the
Nach einem Beschuss des Beschussmediums 2 durch ein Geschoss 4, wird dass Beschussmedium 2 in einem Computertomographen 5 eingebracht.After the
Erfasst wird im Computertomographen (CT) innerhalb des Beschussmediums 2 die gesamte räumliche Darstellung nach dem Eindringen des Geschosses 4 in das Beschussmedium 2. Des Weiteren wird das durch das Eindringen des Geschosses 4 im Beschussmedium 2 erzeugte Volumen erfasst.The computer tomograph (CT) records the entire spatial representation within the
Wir finden dort vor:
- •
das Beschussmedium 2, - • Geschosspartikel und
- • Luft.
- • the
bombardment medium 2, - • bullet particles and
- • Air.
Das sich die Bestandteile innerhalb des Beschussmediums nach dem Beschuss deutlich in ihrer
- • Dichte,
- • Homogenität und
- • äußeren Form unterscheiden,
- • density,
- • Homogeneity and
- • distinguish outer form,
Dazu werden vermessen:
- • bei Luft: Volumen und Außenwand. Jeglicher, weiterer später gesuchte Wert (z. B. Durchmesser der Kaverne bei Eindringtiefe 17.47 mm) kann am erzeugten Datensatz auf zur Zeit 0,3 mm (künftig sicher noch schärfer) abgemessen werden.
- • bei Metall:
Lage im Beschussmedium 2, äußere Form. Damit werden Metallpartikel ihrer Ausbreitung im Raum nach dargestellt. Distanzen zum Schusskanal und zu anderen Partikeln werden erfasst. Einzelne Partikel werden erfasst und gezählt. Die Partikelgröße und Oberflächenstruktur werden ebenfalls entsprechend der Auflösung des Gerätes erfasst. - • beim Beschussmedium 2: Homogenität und etwaige Einschlüsse.
- • for air: volume and outer wall. Any other value sought later (e.g. diameter of the cavern with a penetration depth of 17.47 mm) can currently be measured at 0.3 mm on the generated data set (certainly even sharper in the future).
- • for metal: position in
bombardment medium 2, outer shape. In this way, metal particles are represented according to their propagation in space. Distances to the shot channel and to other particles are recorded. Individual particles are detected and counted. The particle size and surface structure are also recorded according to the resolution of the device. - • for bombardment medium 2: homogeneity and any inclusions.
Die im CT 5 gewonnen Daten werden an eine Analyseeinheit 6 zur Berechnung und Aufbereitung der tomografischen Daten für ein 3-D Modell 8 übergeben, die Analyseeinheit 6 leitet die aufbereiteten Daten weiter an die Recheneinheit 7, in der Recheneinheit 7 werden die Daten für ein 3-D Modell 89 erzeugt, insbesondere im DICCOM Format und/oder als STL Dateien und danach an die 3-D Anzeigeeinheit 9a und /oder an die 3-D Ausgabeeinheit 9b weitergeleitet, wobei die 3 D Ausgabeeinheit 9b als 3-D Drucker zur Erstellung einer 3-D Plastik 10 ausgebildet ist.The data obtained in the
Die Ausgabeeinheit 9b generiert ein räumlich positives und / oder negatives Abbild der in dem Beschussmedium 2 durch den Beschuss mit dem Geschoss 4 entstandenen Risse, Hohlräume, Kanäle, etwa vorhandener Geschossreste und aller sonstiger Veränderungen gegenüber dem Zustand des Beschussmediums 4 vor dem Beschuss als 3-D Modell 8, bzw. ballistische Plastik 10. Bei Verwendung eines durchsichtigen, farblosen Kunststoffes für die positive Kaverne und einem eingefärbten Kunststoff für die Splitter kann auch ein positives Abbild der Splitter als ballistische Plastik in dem 3-Drucker generiert werden, ohne Darstellung einer Kaverne.The
Die entsprechenden Halterungen des System zur Fixierung des Beschussgeräts, und Beschussmediums sind in den Figuren nicht abgebildet.The corresponding brackets of the system for fixing the firing device and firing medium are not shown in the figures.
Eine zielballistische Geschossprüfung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in folgende Abschnitte unterteilt werden.A ballistic missile test according to the present invention can be divided into the following sections.
In einem ersten Schritt kann das zu prüfende Geschoss anhand folgender Informationen spezifiziert werden:
- • Hersteller
- • Typenbezeichnung des Herstellers
- • Nominalkaliber in Millimeter [mm] und/oder Zoll [in.]
- • Geschossmasse in Gramm [g] und/oder Grains [gr.]
- • Materialdatenblatt
- • Bestimmung der Materialanteile, wenn vorgeschrieben/gewünscht
- • Manufacturer
- • Manufacturer's type designation
- • Nominal caliber in millimeters [mm] and/or inches [in.]
- • Bullet mass in grams [g] and/or grains [gr.]
- • Material data sheet
- • Determination of material percentages, if required/desired
Nachfolgend kann das Geschoss aufgrund seiner Verwendung entsprechend für Jagd, Militär oder Polizei eingeteilt werden, wobei aufgrund seiner Verwendung noch jeweils unterteilt wird, bei
- • Jagd nach Tierart, Jagdform, Entfernungen, Patronen und Rechtsrahmen;
- • Militär bei Einsatzmunition nach Entfernungen, Patronen und Rechtsrahmen;
- • Militär bei Übungsmunition nach Patronen;
- • Polizei bei Einsatzmunition nach Entfernungen, Patronen und Rechtsrahmen;
- • Polizei bei Übungsmunition nach Patronen;
- • Hunt by species, type of hunt, distances, cartridges and legal framework;
- • military for operational ammunition by distance, cartridge and legal framework;
- • military in practice ammunition by cartridge;
- • Police for operational ammunition by distance, cartridge and legal framework;
- • Police for practice ammunition by cartridge;
Zur Bestimmung des ballistischen Koeffizienten (BC) des zu prüfenden Geschosses erfolgt eine Messung der Geschossgeschwindigkeiten (n>= 10) im Entfernungsspektrum nach Einsatzzweck oder alternativ, bei Vorliegen, eine Verwendung eines vom Hersteller ermittelten Wertes. Dabei kann die Messung der Geschossgeschwindigkeit v2 vor Eintritt in das Beschussmedium 2 und nach Austritt v3 aus dem Beschussmedium 2 mittels der Lichtschranken 11, 12 oder mittels Dopplerrader erfolgen.To determine the ballistic coefficient (BC) of the bullet to be tested, the bullet velocities (n>= 10) are measured in the range spectrum depending on the intended use or alternatively, if available, a value determined by the manufacturer is used. The measurement of the bullet velocity v 2 before entering the
Danach kann die Bestimmung des Einsatzzweckes des Geschosses 4 anhand von Schussentfernungen, Patronen, in denen das Geschoss verladen werden soll und Zielcharakterisierungen erfolgen. Dazu werden für die Schussentfernungen die kürzeste, zu erwartende Schussentfernung (SEmin) und die weiteste, zu erwartende Schussentfernung (SEmax) bestimmt. Zur Bestimmung der Zielcharakterisierungen werden biologische Strukturen wie Körpermaße, Massen, und Widerstände analysiert. Des Weiteren werden noch Anforderungen zur Überwindung von Hindernissen festgelegt.Thereafter, the purpose of use of the projectile 4 can be determined on the basis of shot distances, cartridges in which the projectile is to be loaded and target characterizations. For this purpose, the shortest expected shooting distance (SEmin) and the furthest expected shooting distance (SEmax) are determined for the shooting distances. Biological structures such as body dimensions, masses and resistances are analyzed to determine the target characterizations. Furthermore, requirements for overcoming obstacles are specified.
Zur Ermittlung des Prüfbereiches für die Auftreffgeschwindigkeiten des Geschosses nach dem Einsatzzweck können noch die folgenden Parameter festgelegt werden.
- • maximale zu erwartende Auftreffgeschwindigkeit;
- • minimale zu erwartende Auftreffgeschwindigkeit;
- • Die Differenz zwischen maximaler zur erwartender und minimaler zu erwartender Auftreffgeschwindigkeit, ausgedrückt in Meter/Sekunde [m/s], ist der Prüfbereich der Auftreffgeschwindigkeiten des Geschosses und
- • Festlegung der Abstufung der Testgeschwindigkeiten innerhalb des Prüfbereiches.
- • maximum impact speed to be expected;
- • minimum impact speed to be expected;
- • The difference between the maximum expected and the minimum expected impact velocity, expressed in meters/second [m/s], is the test range of the projectile impact velocities and
- • Determination of the gradation of the test speeds within the test area.
Zur Bestimmung der maximalen zu erwartenden Auftreffgeschwindigkeit wird die leistungsstärkste zu verwendende Patrone zur Bestimmung der Mündungsgeschwindigkeit in m/s (MVmax) und die nächste, zu erwartende Schussentfernung in m (SEmin) herangezogen.To determine the maximum impact velocity to be expected, the most powerful cartridge to be used is used to determine the muzzle velocity in m/s (MVmax) and the next expected shot distance in m (SEmin).
Zur Bestimmung der minimalen zu erwartenden Auftreffgeschwindigkeit wird die leistungsschwächste zu verwendende Patrone zur Bestimmung der Mündungsgeschwindigkeit in m/s (MVmin) und die weiteste zu erwartende Schussentfernung in m (SEmax) herangezogen. Dadurch kann die minimale zu erwartende Auftreffgeschwindigkeit berechnet werden.To determine the minimum expected impact velocity, the least powerful cartridge to be used is used to determine the muzzle velocity in m/s (MVmin) and the furthest expected shot distance in m (SEmax). This allows the minimum impact speed to be expected to be calculated.
Schließlich erfolgt die Festlegung der Abstufung der Testgeschwindigkeiten innerhalb des Prüfbereiches anhand von Prüfung der Rechtsgrundlagen für die Geschossprüfung (bei Vorliegen von Vorgaben zur Abstufung geben diese den Rahmen vor), der Abstimmung mit dem Auftraggeber unter Abwägung von Genauigkeit und Kosten und einer überprüften Größe von 100 m/s.Finally, the gradation of the test speeds within the test area is determined by examining the legal basis for the bullet test (if there are specifications for grading, these provide the framework), coordination with the client, weighing up accuracy and costs and a checked size of 100 m/s.
Wie
Im Gegensatz zu
Aus der
Im Gegensatz dazu ist der
Nachfolgende Schritte sind in
Die Ermittlung zielballistischer Parameter erfordert jetzt noch folgende Schritte:
- • Verbringung der beschossenen Blöcke in die Radiologie unter Vermeidung von Stößen und Temperaturschwankungen;
- • Durchführung eines computertomografischen Scans mit einer
Schichtdicke von 0,3 mm; - • Vermessung des Schusskanals, d. h. Feststellung jeglicher Strukturveränderungen (Risse, Splitter, Kavernenbildung) als Folge des Beschusses durch das Aufnahmeverfahren. Charakterisierung der Eindringtiefe (Weg des Geschosses vom Eintrittspunkt bis Ruhepunkt), Verlauf des Schusskanals (Winkel zur Schussachse als gedachte Verlängerung der Geschossflugbahn vor Eindringen in das Beschussmedium entlang der Eindringtiefe im Beschussmedium), Volumenbildung entlang des Schusskanals in hoher technisch möglichen Auflösung (Schichtstärke) und Ablagerungen von Geschossmaterial nach Anzahl und Oberfläche;
- • Umrechnung Volumenbildung in Energieabgabe;
- • Transporting the shelled blocks to the radiology department, avoiding shocks and temperature changes;
- • Performing a computer tomographic scan with a slice thickness of 0.3 mm;
- • Measurement of the shot channel, ie determination of any structural changes (cracks, splinters, cavern formation) as a result of the shelling by the recording procedure. Characterization of the penetration depth (path of the bullet from the point of entry to the resting point), course of the bullet channel (angle to the bullet axis as an imaginary extension of the bullet trajectory before penetrating the bullet medium along the penetration depth in the bullet medium), volume formation along the bullet channel in high technically possible resolution (layer thickness) and Bullet material deposits by number and surface area;
- • Conversion of volume generation into energy release;
Danach kann eine graphische Aufarbeitung in Graphiken und / oder Videos erfolgen.After that, a graphic processing in graphics and/or videos can take place.
Die plastische Aufarbeitung erfolgt mittels der Generierung von 3D-CAD Dateien, hier z.B. stl - Dateien, und einem anschließenden 3D-Druck der dreidimensionalen positiven ballistischen Plastiken mit einer Auflösung von ca. 0,3 mm Schichtdicke, wobei das Material maßhaltig zwischen 10° C und 40° C, farbecht, lebensmittelecht, stoßfest und unempfindlich gegenüber Handschweiß und Reinigungsmitteln ist, wie z. B. Polylactid (PLA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder ähnliche. D.h., hier wird nicht der Quader des Beschussmediums mit Schusskanal nachgebildet, sonder der Schusskanal als Volumenmodell erzeugt.The plastic processing is carried out by generating 3D CAD files, here e.g. stl files, and a subsequent 3D printing of the three-dimensional positive ballistic plastics with a resolution of approx. 0.3 mm layer thickness, with the material being dimensionally stable between 10° C and 40° C, colorfast, food-safe, impact-resistant and insensitive to hand perspiration and cleaning agents such as e.g. B. polylactide (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or similar. This means that the cuboid of the bullet medium with the shot channel is not reproduced here, but the shot channel is generated as a volume model.
Zuletzt wird noch ein entsprechender Bericht an den Auftraggeber inkl. Prüfprotokoll und ggf. anderer Produkte angefertigt und übergeben.Finally, a corresponding report is prepared and handed over to the customer, including a test report and, if necessary, other products.
Weitere AusführungsformenOther embodiments
Die im oben genannten Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmale lassen sich jeweils auch mit den in den Ansprüchen beanspruchten weiteren bzw. alternativen Merkmalen kombinieren. So sind in einer nicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform für die Erfassung des Schusskanals auch optische Verfahren und weitere radiologische Untersuchung denkbar.The features described in the exemplary embodiment mentioned above can also be combined with the additional or alternative features claimed in the claims. In a modified embodiment that is not shown, optical methods and other radiological examinations are also conceivable for detecting the shot channel.
In weiteren Ausführungsformen sind für die Ausbildung des positiven Abbildes eines Schusskanals auch sämtliche Gussverfahren denkbar.In further embodiments, all casting methods are also conceivable for the formation of the positive image of a shot channel.
Auch das Beschussmedium ist nicht nur als ballistische Seife oder Gelatine, die überwiegend aus Glyzerin bestehen, vorstellbar. Auch andere Zusammensetzungen sind denkbar.The bombardment medium is also not just imaginable as ballistic soap or gelatine, which consist mainly of glycerine. Other compositions are also conceivable.
Die Verwendung weiterer Aufnahmegeräte (High Speed Kamera, Wärmebildkamera) ist möglich, aber nicht Verfahrensbestandteil.The use of other recording devices (high-speed camera, thermal imaging camera) is possible, but not part of the procedure.
Auch die vollständige Automatisierung des Beschusses, Wechsel des Beschussmediums, Analyse etc. ist denkbar.The complete automation of the firing, changing the firing medium, analysis, etc. is also conceivable.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- System zur ballistischen Untersuchung von GeschossenSystem for ballistic testing of projectiles
- 22
- Beschussmediumbombardment medium
- 2a2a
-
die dem Beschussgerät 3 zugewandten Seite 2a des Beschussmedium 2the
side 2a of thebombardment medium 2 facing thebombardment device 3 - 2b2 B
-
die dem Beschussgerät 3 abgewandte Seite 2b des Beschussmedium 2the
side 2b of thebombardment medium 2 facing away from thebombardment device 3 - 33
- Beschussgerätfiring device
- 44
- Geschossbullet
- 55
- tomografische Einheittomographic unit
- 66
- Analyseeinheitanalysis unit
- 77
- Recheneinheitunit of account
- 88th
- 3-D Modell3D model
- 9a9a
- 3-D Anzeigeeinheit3-D display unit
- 9b9b
- 3-D Ausgabeeinheit3-D output unit
- 1010
- ballistische Plastikballistic plastic
- 1111
- erste Lichtschrankefirst light barrier
- 1212
- zweite Lichtschrankesecond light barrier
- L1L1
- Beschussentfernung Abstand erste Lichtschranke - Beschussmedium bzw. zielballistischesFiring distance Distance of first light barrier - bombardment medium or target ballistic
- L2L2
- Simulanzmedium Abstand Beschussmedium bzw. zielballistisches Simulanzmedium - zweiteSimulant medium distance bombardment medium or target ballistic simulant medium - second
- L3L3
- LichtschrankePhotoelectric barrier
- LELE
- Eindringtiefepenetration depth
- V0V0
-
Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses 4
Bullet muzzle velocity 4 - V1V1
-
Eintrittsgeschwindigkeit des Geschosses 4 in Seite 2aEntry speed of
bullet 4 inpage 2a - V2v2
-
Austrittsgeschwindigkeit des Geschosses 4 aus Seite 2bExit velocity of
bullet 4 frompage 2b - K1K1
- Schusskanalshot channel
- K2K2
- Geschosseintrittbullet entry
- K3K3
- Geschossaustrittprojectile exit
- K4K4
- Geschossrestefragments of bullets
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
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-
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ROTHSCHILD, M. A. ; KNEUBUEHL, B. P.: Irrtümer in der Wundballistik. In: Rechtsmedizin. 2010, Bd. 20, H. 2, S. 85-90. ISSN 0937-9819 (p); 1434-5196 (e). DOI: 10.1007/s00194-010-0659-3. Bibliographieinformationen ermittelt über: https://rd.springer.com/article/10.1007/s00194-010-0659-3 [abgerufen am 27.07.2017]. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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