DE2040225B2

DE2040225B2 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des abgangsfehlerwinkels eines geschosses beim verlassen des rohres

Info

Publication number: DE2040225B2
Application number: DE19702040225
Authority: DE
Inventors: Henning 4000 Wittlaer; Altmeppen Hans; Willems Heinz-Jürgen 4000 Düsseldorf Dechow
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1970-08-13
Filing date: 1970-08-13
Publication date: 1973-04-12
Also published as: DE2040225C3; DE2040225A1; GB1354597A; SE368458B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abgangsfehlerwinkels eines Geschosses beim Verlassen des Rohres.

Die Winkelabweichung zwischen Visierwinkel und Geschoßabgangswinkel ist allgemein unter dem Begriff »Abgangsfehlerwinkel« bekannt; sie kommt dadurch zustande, daß das Waffenrohr während des Geschoßdurchgangs Schwingungen ausführt, die an der Rohrmündung im Moment des Geschoßaustritts sowohl eine bestimmte Winkelauslenkung, bezogen auf die Rohrseelenachse, als auch eine Quergeschwindigkeit der Rohrmündung hervorrufen.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch den Abschuß eines Geschosses unter Berücksichtigung des Visierwinkels und der Schußweite auf den Abgangsfehlerwinkel geschlossen wird. Hierbei werden jedoch weder innenballistische Störgrößen wie Abrenngeschwindigkeitsschwankungen und dadurch bedingte unterschiedliche Mündungsgeschwindigkeiten, die sich auf die Reichweite eines Geschosses auswirken, noch außenballistische Einflüsse, wie Wind, Regen oder eventuell Hindernisse in der Flugbahn, berücksichtigt.

Weiterhin bekannt ist das Verfahren von Siacci, bei dem in zwei vorbestimmten Abständen von der Rohrmündung je eine Abschußscheibe parallel hintereinander aufgestellt werden. Durch Vergleich des theoretischen mit dem erzielten Durchstoßpunkt läßt sich der Abgangsfehlerwinkel errechnen. Hierbei bleiben die außenballistischen Störgrößen unberücksichtigt. Da sich jedoch der Abgangsfehlerwinkel aus zwei Größen, nämlich der Quergeschwindigkeit und

der Winkelauslenkung der Rohrmündung, bezogen auf die Rohrseelenachse, von denen letztere den prozentual größeren Anteil ausmacht, zusammensetzt, ist es erforderlich, beide Größen zu messen.

Gegenstand eines älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlags ist ein Verfahren zur Bestimmung des Abgangsfehlerwinkels eines Geschosses beim Verlassen des Rohres, bei dem die beim Schuß auftretende Winkeländerung des Rohres durch einen im Mündungsbereich des Rohres reflektierten, von einer Strahlungsquelle erzeugten Strahl ermittelt wird und bei dem der Zeitpunkt des Geschoßaustritts aus dem Rohr durch einen weiteren, von einer Strahlungsquelle erzeugten, vor der Rohrmündung und quer zu dieser verlautenden und von dem austretenden Geschoß unterbrochenen Strahl gemessen wird.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs zuerst erwähnten Art zu schaffen, mit dem sowohl die Winkelabweichung als auch die Quergeschwindigkeit des Geschosses unabhängig voneinander in zwei Ebenen meßbar sind und mit dem außerdem der Zeitpunkt des Geschoßaustritts aus dem Rohr exakt feststellbar ist.

Von dem Verfahren nach dem erwähnten älteren Vorschlag unterscheidet sich das ertindungsgemäße Verfahren dadurch, daß von mindestens zwei im Mündungsbereich des Rohres an diesem fest angeordneten Reflektoren je ein von mindestens einer Strahlungsquelle ausgehender Strahl zurückgeworfen, in je einen empfänger eingegeben und in diesem in der Winkelauslenkung und der Querschnittsgeschwindigktit entsprechende physikalische Größen umgewandelt wird, die zusammen mit der den Zeitpunkt des GeschoßaustriUs aus dem Rohr anzeigenden Meßgröße einem Meßwertspeicher und/oder einem den Abgangsfehler in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene zweidimensional ermittelnden Meßauswerter zugeführt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Quergeschwindigkeit und die Winkelabweichung untei Verwendung je eines einen Strahl zurückwerfenden, dem Verwendungszweck angepaßten Reflektors in zwei zueinander senkrechten Ebenen gemessen werden können, wobei zugleich auch der Zeitpunkt des Geschoßaustritts angezeigt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer vor dem Rohr und senkrecht dazu in einem der Geschoßlänge entsprechenden Abstand von der Rohrmündung angeordneten Strahlungsquelle ist gekennzeichnet durch eine waffenunabhängige Strahlungsquelle und mindestens einen ebenfalls waffenunabhängigen Strahlenteiler, der einen von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahl in mindestens zwei Meßstrahlen zerlegt, durch mindestens zwei im Mündungsbereich des Rohres fest an diesem angeordnete, die Meßstrahlen reflektierende Reflektoren, durch mindestens zwei der Strahlenaufnahme und -umwandlung dienende und bezüglich der Winkelauslenkung und Quergeschwindigkeit der Rohrmündung physikalisch adäquate Größen liefernde Meßwertaufnehmer sowie durch eine Fotozelle, die der vor der Rohrmündung angeordneten Strahlungsquelle zugeordnet und — ebenso wie der Meßwertaufnehmer — mit einem Meßwertspeicher und/oder einem den Abgangsfehlerwinkel in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene zweidimensional ermittelnden Meßauswerter verbunden ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil einer beträchtlichen Zeitersparnis sowie einer Arbeitserleichterung zur Erlangung der Meßergebnisse gegenüber den vorbeschriebenen Vorrichtungen, und es ist die Möglichkeit gegeben, daß z.B. erst nach Abgabe mehrerer Schüsse und zu einem späteren Zeitpunkt die Abgangsfehlerwinkel einzeln

ίο oder ein Mittelwert aus mehreren Schüssen oder auch die Rohrwinkelauslenkung und die Quergeschwindigkeit getrennt abgerufen werden.

Eine besonderes vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist

gekennzeichnet durch zwei ortsfeste waffenunabhängige Strahlungsquellen sowie diesen zugeordnet je einen Umlenkspiegel, Strahlenteilerwürfel und Achromaten, ein waffenseitig im Mündungsbereich des Rohres fest an diesem angeordnetes 1 ripelpnsma sovvie einen ebenfalls im Mündungsbereich des Rohres rechtwinklig zu letzterem in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene versetzt angeordneten Spiegel, je ein tli-r Strahlenaufnahme und -umwandlung in beim Tripelprisma der Quergeschwindigkeit und beim Spiegel der Winkelauslenkung dienendes und adäquate elektrische Signale lieferndes Fotoelement, sowie einen vor dem Rohr und senkrecht dazu in einem der Geschoßlänge entsprechenden Abstand von der Rohrmündung angeordneten RöntgenstrahlenemiUer, welcher einen auf ein Fotoelement gerichteten Strahl erzeugt, wobei die Fotoelemente mit einem Meßwertspeicher und/oder Meßauswerter verbunden sind.

Mittels dieser Vorrichtung werden Quergeschwindigkeit und Winkelauslenkung unter Vernachlässigung einer durch die beim Schuß auftretende Rohraufbauchung hervorgerufenen Ungenauigkeit, die jedoch im allgemeinen im Rahmen der geforderten Aiiswertgenauigkeit liegt, in jeweils zwei Ebenen gemessen. Durch die Verwendung eines bekanntlich eine kurzwellige Strahlung erzeugenden Röntgenstrahlencmitters kann der Geschoßaustritt mit absoluter Zuverlässigkeit festgestellt werden, denn der Röntgenstrahl durchdringt die dem Geschoß vorauseilenden Gasschwaden. Erst durch das GesJiol' selbst wird eine Unterbrechung dieses Strahles erzielt, die von dem Fotoelement als Spannungs.inderung an den Meßwerlspeicher weitergegeben wird.

Der Meßwertspeicher registriert nur alle Einflußgrößen, während der Meßauswerter die Quergeschwindigkeit und die Winkelauslenkung des Rohres getrennt oder zusammen angibt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführuns^form der Erfindung ist als Strahlungsquelle ein Laser angeordnet.

Sollte der durch die Rohraufbauchung hervorgerufene Fehler erheblich sein, so werden zweckmäßigerweise als Reflektoren zwei rechtwinklige Dachkant-Prismen angeordnet, deren Dachkanten in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene um 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Die Prismen werfen einen auf sie gerichteten Strahl je nach Einfallswinkel verschoben und winklig abgelenkt zurück. So wird z. B. bei dem einen Prisma die seitliche Verschiebung des Strahles als Quergeschwindigkeit des Rohres in der einen Ebene und die Winkelablenkung des Strahles als Winkelauslenkung des Rohres in einer zur ersten senkrechten Ebene gemessen, während bei dem um 90° hierzu versetzt angeordneten und mit seiner

Dachkante ebenfalls versetzten Prisma die Winkelauslenkung und die Quergeschwindigkeit in der jeweils anderen Ebene gemessen werden.

Um optisch vergleichbare Auswertungen zu erhalten, kann der Meßwertspeicher aus einem Oszillographen und einer mit ihrer Optik auf den Oszillographenbildschirm gerichteten ablaufenden Filmkamera bestehen. Mittels des mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Films können die einzelnen Bewegungsphasen des Rohres von der Schußauslösung bis zum Geschoßaustritt aus dem Rohr aufgenommen und zu Vergleichsmessungen herangezogen werden.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist an Hand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung den Gesamtaufbau der Vorrichtung,

F i g. 2 a und 2 b die erfindungsgemäße Anordnung verschiedener Reflektoren im Mündungsbereich des Geschützrohres,

F i g. 3 in schematischer Darstellung den Aufbau eines Meßwertspeichers und

F i g. 4 in einer ähnlichen Ansicht wie F i g. 3 den Aufbau einer Beobachtungsvorrichtung.

In F ι g. 1 sind in je einem waffenunabhängigen Gehäuse "l α und 1 b ein Laser 2 α und 2 b, ein Umlenkspiegel 3 α und 3 b, ein Strahlenteilerwürfel 4 a und 4 b. ein Achromat 5 α und 5 b, ein Strahlenteilerspiegel 6 α und 6 b, sowie ein Fotoelement 8 α und 8 b angeordnet.

Ein vom Laser 2 α und 2 b ausgehender paralleler Lichtstrahl 9 α und 9 b wird, vom Umlenkspiegel 3 η und 3 ft abgelenkt, auf den Strahlenteilerwürfel 4« und 4 b geworfen und in diesem in Teilstrahlen zerlegt, deren einer durch die Mitte des Achromaten auf ein waffenunabhängiges Umlenkprisma 10« und 10 b fällt und von diesen auf ein an der Mündung II α des Rohres 11 in einer zur Rohrseelenachse 12 senkrech· ten Ebene fest angeordnetes Tripelprisma 13 bzw. einen fest angeordneten Spiegel 14 (F i g. 2 a) geworfen wird. Die Lichtstrahlen 9 a. 9 b werden vom Tripelprisma 13 bzw. Spiegel 14 über die Umlenkprismcn 10 a. 10 ft zurückgeworfen und von den Achromaten Sa. 5 b über die Strahlenteilerwürfel 4 a. 4 b auf die Fotoelemente 8 α und 8 b fokussiert. Die Fotoelemente sind mit dem Meßwertspeicher 16 und oder dem Mcßwertauswerter 17 verbunden.

Seitlich \on der Mündung 11a des Rohres 11 ist ein waffenunabhängiger Röntgenstrahlenemitter 20 in einer zur Rohrseelcnachse 12 senkrechten Ebene anceordnet. der in einem der Länge eines Geschosses 3(f entsprechenden Abstand von der Mündung 11 λ des Rohres 11 einen Dauerstrahl 31 aussendet, der von einem Fotoelement 15 aufgenommen und einem Meßwertspeit her 16 und oder einem an sich bekannten Mcßauswcrter 17 (Fig. 3) zugeführt wird. Der Meßwertspeicher besteht aus einer Filmkamera 16« und einem Oszillographen 16/>. deren Objektiv auf dessen Bildschirm der Knmera gerichtet ist.

Vor dem Abfeuern eines Geschosses 30 wird mittels der Beobachtungseinheit Ta und Tb (Fig.4) kontrolliert, ob sich der vom Laser 2 α und 2 b ausgehende und durch die Mitte des Achromaten 5 a und 5 b vom Tripelprisma 13 umgelenkte, zurückgeworfene und vom Achromaten 5 α auf das Fotoelement 8 α fokussiert^ bzw. vom Spiegel 14 reflektierte und über den Achromaten 5 b auf das Fotoelement

8 b fokussiert^ lichtbandförmige Strahl mit einer entsprechenden nicht dargestellten Markierung in der Beobachtungseinheit deckt.

ίο Beim Abfeuern eines Geschosses gerät das Waffenrohr 11 in Schwingungen, wodurch die an der Mündung 11 α fest angeordneten Reflektoren, und zwar das Tripelprisma 13 sowie der Spiegel 14, den Strahl

9 a und 9 b zur Strahlrichtung im Ruhezustand des Waffenrohres 11 abweichend reflektieren.

Auf Grund der Konstruktion des Tripelprismas 13 wird der Strahl 9 α sowohl in zwei zueinander senkrechten Richtungen parallel verschoben reflektiert und durch den Achromaten 5 α auf das Fotoelement 8 α fokussiert. Diese durch das Tripelprisma 13 im Fotoelement 8 a erzeugten Spannungsänderungen dienen der Quergeschwindigkeitsmessung und werden dem Meßwertspeicher 16 und oder Meßauswerter 17 zugeführt.

Gleichzeitig lenkt der fest an der Rohrmündung 11a angeordnete Spiegel 14 den vom Laser 2b ausgehenden Strahl 9 b in einem der Winkclauslenkune der Rohrmündung adäquaten Winkel ab, der vom Achromaten 5 b auf das Fotoelement 8 b fokussiert wird und in diesem ebenfalls eine Spannungsänderung hervorruft, die als Winkelauslenkung an den Meßwertspeicher 16 und oder Mcßauswerter 17 weitergegeben wird.

Gleichzeitig wird vom Geschoß 30 der senkrecht vor dem Rohr 11 zwischen Römgenemilter 20 und einflächigem Fotoelement 15 verlaufende Strahl 31 unterbrochen. Dieser Impuls wird dem Meßwertspeicher 16 und oder dem Meßauswerter 17 zugeführt. In einer zweiten Ausführungsform sind das Tripelprisma 13 und der Spiegel 14 durch je ein Prisma 18 und 19 (Fi g. 2 b) ersetzt, deren Dachkanten um 90 zueinandci in einer zur Rohrscelenachsc 12 senk rechten Ebene verdreht sind.

Das Prisma 18 dient zur Messung der Winkelahweichung in einer ersten Ebene und zur Messung der Quergeschwindigkeit in einer zweiten, dazu senkrechten Ebene, während das zweite Prisma 19 7111 Messung der Quergeschwindigkeit in der erster Ebene und zur Messung der Winkelabweichung π der zweiten Ebene herangezogen wird.

Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungbeispiel kann der Meßwertspeicher 16 aus einer mi ihrer Optik 16 c auf dem Bildschirm 16 d eines Ov/il lographcn 16 b gerichteten Filmkamera 16 <; beste hen. Mittels des mit hoher Geschwindigkeit ablaufen den Films können die einzelnen Bewegungsphase! des Rohres vom Zeitpunkt dcT Schußauslösung bi zum Austritt des Geschosses aus dem Rohr aufgc nommen werden. Die Ausbildung des Meßwertspei chcrs gemäß Fig. 3 besitzt insbesondere den Vorteil daß optisch vergleichbare Auswertergebr.issc erziel bar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Abgangsfehlerwinkels eines Geschosses beim Verlassen des Rohres, bei dem die beim Schuß auftretende Winkeländerung des Rohres durch einen im Mündungsbereich des Rohres reflektierten, von einer Strahlungsquelle erzeugten Strahl ermittelt wird und bei dem der Zeitpunkt des Geschoßaustritts aus dem Rohr durch einen weiteren, von einer Strahlungsquelle erzeugten, vor der Rohrmündung und quer zu dieser verlaufenden und von dem austretenden Geschoß unterbrochenen Strahl gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß von mindestens zwei im Mündungsbereich des Rohres an diesem fest angeordneten Reflektoren je ein von mindestens einer Strahlungsquelle ausgehender Strahl zurückgeworfen, in je einen Empfänger eingegeben und in diesem in der Winkelauslenkung und der Quergeschwindigkeit entsprechende physikalische Größen umgewandelt wird, die zusammen mit der den Zeitpunkt des Geschoßaustritts aus dem Rohr anzeigenden Meßgröße einem Meßwertspeicher und/oder einem den Abgangsfehler in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene zweidimensional ermittelnden Meßauswerter zugeführt weiden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer vor dem Rohr und senkrecht dazu in einem der Geschoßlänge entsprechenden Abstand von dei Rohrmündung angeordneten Strahlungsquelle, gekennzeichnet durch eine waffenunabhängige Strahlungsquelle und mindestens einen ebenfalls waffenunabhängigen Strahlenteiler, der einen von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahl in mindestens zwei Meßstrahlen zerlegt, durch mindestens zwei im Mündungsbereich des Rohres fest an diesem angeordnete, die Meßstrahlen reflektierende Reflektoren, durch mindestens zwei der Strahlenaufnahme und -umwandlung dienende und bezüglich der Winkelauslenkung und Quergeschwindigkeil der Rohrmündung physikalisch adäquate Größen liefernde Meßwertaufnehmer sowie durch eine Fotozelle, die der vor der Rohrmündung angeordneten Strahlungsquelle zugeordnet und — ebenso wie der Meßwertaufnehmer — mit einem Meßwertspeicher und/oder einem den Abgangsfehlerwinkel in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene zweidimensional ermittelnden Meßauswerter verbunden ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei ortsfeste waffenunabhängige Strahlungsquellen (2 a, 2 b) sowie diesen zugeordnet je einen Umlenkspiegel (3 a, 3 b), Strahlenteilerwürfel (4o, 4 b) und Achromaten (5 a, 5 b), ein waffenseitig im Miindungsbereich (11 a) des Rohres (11) fest an diesem angeordnetes Tripelprisma (13) sowie einen ebenfalls im Mündungsbereich (lic) des Rohres (11) rechtwinklig zu letzterem in einer zur Rohrachse senkrechten Ebene versetzt angeordneten Spiegel (14), je ein der Strahlenaufnahme und -umwandlung in beim Tripelprisma der Quergeschwindigkeit und beim Spiegel der Winkelauslenkung dienendes und adäquate c\ek trische Signale lieferndes Fotoelement (8 a, 8 b), sowie einem vor dem Rohr (11) und senkrecht dazu in einem der Geschoßlänge entsprechenden Abstand von der Rohrmündung angeordneten Röntgenstrahlenemitter (20), welcher einen auf ein Fotoelement (15) gerichteten Strahl (31) erzeugt, wobei die Fotoelemente (8 a, 8 b bzw. 15) mit einem Meßwertspeicher (16) und/oder Meßauswerter (17) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle (2 a, 2 b) ein Laser angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reflektoren zwei rechtwinklige Dachkantprismen (18, 19) angeordnet sind, deren Dachkanten in einer zur Rohrlängsachse senkrechten Ebene um 90^J zueinander versetzt sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertspeicher (16) aus einem Oszillographen (16 b) und einer mit ihrer Optik auf den Oszillographenbildschirm gerichteten ablaufenden Filmkamera (16 a) besteht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Strahlenteiler (4 a, 4 b) und Fotoelement (8 a, 8 b) ein den Strahl auf eine Beobachtungsvorrichtung (7 a, 7 b) werfender lichtdurchlässiger Spiegel (6 a, 6 b) angeordnet ist.