DE2738213C2

DE2738213C2 - Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Ermittlung und Anzeige der Lage von Treffern auf einer Zielfläche

Info

Publication number: DE2738213C2
Application number: DE2738213A
Authority: DE
Inventors: Hansrudolf 8400 Winterthur Walti
Original assignee: Individual
Current assignee: Walti Hansrudolf Dietlikon Ch
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1989-08-10
Also published as: CH609767A5; SE8503155L; SE434308C; SE434308B; DE7726275U1; DE2738213A1; SE8503155D0; SE8100474L; SE7704192L

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Ermittlung und Anzeige der Lage von Treffern auf einer Zielfläche, bei welcher die Lauf-Zeitdifferenz eines von einem Geschoß hervorgerufenen Schallenergieimpulses zu mehreren elektro-akustischen Wandlern, welche in etwa in der Ebene der Zielfläche u:,d teilweise außerhalb des Schußfeldes angeordnet sind, ermittelt und ausgewertet wird.

Für geringere Entfernungen, wie beispielsweise Entfernungen bis zu 50 m, werden die Schießscheiben mittels Scheibenzuganlagen zum Schützenstand bzw. an ihren vorgesehenen Platz bewegt, so daß der Schütze selbst die Lage des Treffers auf der Schießscheibe erkennen kann. Auch kann so das Schußloch auf der Schießscheibe in einfacher Weise mit einem Etikett überklebt werden, um die Scheibe wieder beschießbar zu machpn. Beim Scheibenschießen auf längere Distanz, insbesondere solchen mit Militärgewehren auf eine Distanz von z. B. 300 m, gestalten sich die Trefferanzeigen schwierig. In der Regel sind die in Betracht kommenden, relativ großen Scheiben in einem Scheibengestel! auf und nieder beweglich und werden aus einem Schutzgraben oder -bunker heraus bedient. Zum Beschießen werden die Scheiben über die Oberkante eines Schutzwalls nach oben bewegt und zur Beobachtung der Trefferlage wieder eingezogen.

Es sind bereits Anzeigevorrichtungen bzw. -anlagen für die Lage von Treffern in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekanntgeworden. Die meisten von ihnen sind nicht für Schießstände geeignet, auf welchen auf weit entfernte Ziele geschossen werden soll.

Aus der CH-PS 5 26 763 ist bereits ein Schießziel bekanntgeworden, bei welchem die Ermittlung der Lage eines Treffers mittels einer elektronischen Einrichtung erfolgt, wobei das Schießziel von einem mit akustischen Wandlern besetzten Meßkreis umgeben ist, welcher die vom Geschoß ausgehende Stoßwelle in elektrische Impulse umwandelt und die zeitliche Differenz der Impulse zur Schußlageermittlung auswertet. Ein derart ausgebildetes Schießziel hat den wesentlichen Nachteil, daß es, um die empfindliche elektronische Einrichtung vor Beschädigungen zu schützen, abgeschirmt sein muß. Hierzu sind aufwendige Anlagen erforderlich, die überdies den Nachteil haben, eine einer Blende vergleichbare öffnung zu besitzen, durch die hindurch gezielt und geschossen werden muß. Befindet sich eine derartige Schutzeinrichtung unmittelbar vor der Scheibe, so crge-

ben sich vor allem durch Schattenwurf unerwünschte Effekte und Nachteile. Ist diese Schutzeinrichtung weiter von der Scheibe entfernt, ergibt sich die Notwendigkeit, durch ein Loch in einem Schutzschild hindurch auf eine Scheibe zu schießen, v/as viele Schützen irritiert Auch ist aus optischen Gründen eine durch eine derartige Schutzeinrichtung hervorgerufene Verfälschung des normalen optischen Zieleindrucks unerwünscht, da sie für viele Schützen irritierend wirkt und damit auch das Trefferergebnis beeinträchtigt Befinden sich die schußsicheren Abschirmungen für die vorbekannte Einrichtung unmittelbar vor den hochsensiblen Empfängern, wird das Schießziel außerordentlich schwer und unhandlich. Im übrigen hat sich bei den versuchsweise in der Praxis eingesetzten Modellen gezeigt daß solche Anlagen sehr ungenaue Ergebnisse liefern, weshalb sie, weil unverwendbar, nicht mehr gebaut und angeboten werden.

Aus der US-PS 37 23 960 ist eine Methode und eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Zieles bekanntgeworden. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um die Lokalisierung einer Geschoßhahn und des Treffers des Geschosses auf einer Schießscheibe. Der in dieser Patentschrift verwendete Ausdruck »Target« bezieht sich eindeutig auf eine »feindliche Stellung« (z. B. Artilleriestellung), deren genauer Ort nicht bekannt ist und die zerstört werden soll. Von dieser »Stellung« — oder besser ausgedrückt von der Kanone in der feindlichen Stellung — geht bei der Abgabe eines Schusses ein akustisches Signal, nämlich der »Mündungsknall«, aus, das sich sphärisch ausbreitet und nicht etwa konisch, wie der Schallkegel eines dahinfliegenden Geschosses. Zur Ermittlung der Lage dieser »Stellung« sind Mikrophone in sehr großen Abständen voneinander aufgestellt, die sehr weit von der »Stellung« entfernt angeordnet sind. Diese Mikrophone sind dann drahtlos, d. h. durch eine Funkverbindung, mit der Auswertungsanlage verbunden.

Zweck einer solchen Einrichtung ist es, nach Ermittlung der Lage der »Stellung« diese durch die eigene Artillerie zerstören zu können. Diesem Zweck entsprechend sind die erwähnten Mikrophone alle in einer im wesentlichen horizontalen Ebene auf dem Boden verteilt angeordnet. Hinsichtlich der anzuwendenden Rechenmethode ist eine erste Schätzung der Lage der »Stellung« seitens des Bedienungspersonals erforderlich, um den Rechnungsvorgang überhaupt einleiten zu können.

Bei dem Gegenstand der US-PS 37 23 960 geht es nicht darum, die von einem Geschoß ausgehende Schallwelle zu benutzen, sondern als Schallquelle wird eine Explosion, nämlich der Mündungsknall einer Feuerwaffe am Ort der feindlichen Stellung benutzt. Somit handelt es sich beim Gegenstand dieser Druckschrifi um einen anderen als denjenigen der vorliegenden Erfindung.

Schließlich ist in der DE-OS 20 49 926 eine automatische Punktzählanlage für Schießstände beschrieben, bei welcher die Meßpunkte ebenfalls an mindestens zwei Seiten der Zielfläche angeordnet sind. Der Unterschied gegenüber dem Gegenstand der zuvor erwähnten CH-PS 5 26 763 liegt lediglich darin, daß in Richtung der X- und V'-Koordinatenachsen Akustikleiter verlaufen, an deren Enden sich je ein akustischer Wandler befindet, und daß die Signale, die von den in den Akustikleitern verlaufenden Schallwellen herrühren und nicht von den vom Geschoß selbst hervorgerufenen und direkt zu den Wandlern gelangenden Schallwellen, verarbeitet werden. Die gemessenen Laufzeitdifferenzen ergeben hier eine direkte proportionale Beziehung za den Koordinaten des Treffers. Der große Nachteil dieser Lösung liegt aber auch wieder darin, daß Teile der Meßanordnung, zumindest die in Richtung der y Achse verlaufenden Teile, zwangsläufig im Schußfeld liegen. Es ist zwar vorgesehen, daß die AkustikJeiter und die akustischen Wandler abgeschirmt sein sollen, jedoch sind solche Abschirmungen infolge der Gefahr von Abprallern aus Sicherheitsgründen unzulässig. Daher haben sich derartige Einrichtungen in der Praxis ebenfalls nicht durchzusetzen vermocht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Einrichtungen der in Betracht kommenden Art wesentlich und in der Weise zu verbessern, daß eine exakte störungsfreie Ermittlung der Lage der Treffer auf dem Schießziel erfolgt, ohne daß Störfaktoren auf das Ergebnis Einfluß nehmen oder sonstigen Störquellen die Betriebssicherheit der Einrichtung in Frage stellen. Außerdem soll die Einrichtung wirtschaftlich betreibbar sein, was insbesondere bedeutet daß von Zeit zu Zeit zu ersetzende Verschleißteile auf ein Mindestmaß beschränkt bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die in Betracht kommende Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Ermittlung und Anzeige der Lage von Treffern auf einer Zielfläche in der Weise auszubilden, wie dies im Patentanspruch 1 angegeben ist. Hierbei ist es wesentlich, daß alle im Anspruch 1 genannten Merkmale zusammenwirken, um die gestellte Aufgabe zu lösen.

Um eine exakte Anzeige der effektiv in Betracht kommenden Werte zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenigstens einen zusätzlichen Empfänger zur Ermittlung der effektiven Schallgeschwindigkeit und gegebenenfalls auch der Geschoßgeschwindigkeit vorzusehen, so daß auch die davon resultierenden Signale in die Rechnung eingehen können.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung gehen aus den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung von in den F i g. 1 bis 4 der Zeichnungen schematisch dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf das Schießziel und die Anordnung der Empfänger zur Err ittlung der Trefferlage aus der Sicht des Schützen:

F i g. 2 eine Seitenansicht des Schießziels nach Fig. 1;

Fi g. 3 einen Querschnitt durch ein Schießziel mit abgeschirmtem Meßfeld, und

F i g. 4 einen Querschnitt durch ein Schießziel in einer weiteren Ausführungsform.

Wie aus F i g. 1 und auch aus F i g. 2 hervorgeht, hat die gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Ermittlung der Lage von Treffern auf einem Schießziel folgenden Aufbau. Das Zielfeld Z eines Schießziels ist durch den Kreis 11 markiert. Es besitzt den Mittelpunkt M, den es mit einer aus einer Schußwaffe abgefeuerten Kugel zu treffen gilt. Das Zielfeld Z ist in der Regel Teil einer Schießscheibe, die in bestimmter Entfernung von dem Schießstand aufgebaut ist. Die Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Ermittlung der Lage der Treffer in dem Zielfeld Z umfaßt die drei Empfänger 12, 13, 14, die unterhalb desselben und hinter einem sie schützenden Wall 16 o. dgl. längs einer horizontal verlaufenden Geraden 15 angeordnet sind. Vorteilhafterweise befindet sich der mittlere Empfänger 13 vertikal unterhalb des Mittelpunkts M des Zielfeldes Z. Die beiden Empfänger 12

und 14 sind längs der Geraden 15 in gleichen Abständen "h vom Empfänger 13 angeordnet. Zweckmäßigerweise sind ihre Entfernungen "h vom mittleren Empfänger 13 so groß, daß ihre Verbindungslinien vom Empfänger 12 bzw. 14 zum Mittelpunkt in etwa einen rechten Winkel 5 bilden.

Das gegen das Schießziel fliegende Geschoß G verursacht im Flug einen Ton bestimmter Frequenz; entsprechendes gilt für das Durchschlagen der Schießscheibe. Mit Hilfe der Empfänger 12, 13 und 14 werden die Entfernungen d\, di, di zum Geschoß G gemessen. Der zur Einrichtung gehörende elektronische Rechner ermittelt die Differenz der Entfernungen d\ — di = ρ und di — c/2 = q- Es ist auch möglich, eine der beiden Wegdifferenzen durch die Wegdifferenz dj — d\ — ζ zu ermitteln und für die Rechnung zu benutzen. Sind von der Einrichtung und ihrem Rechner die Wegdifferenzen ρ und q ermittelt, so läßt sich aufgrund der vorgegebenen Koordinaten der Punkte, an denen die Empfänger 12,13 und 14 angeordnet sind, nach bekannten mathematisehen Gesetzmäßigkeiten die Lage eines Treffers T in bezug auf die Koordinaten χ und y und bzw. oder der polaren Koordinaten r und dem Winkel oc ermitteln bzw. errechnen und anzeigen. Die mathematischen Gesetzmäßigkeiten bilden die Grundlage für die Programmierung des Rechners, der unmittelbar nach einem Treffer T innerhalb des Zielfeldes Z dessen Lage mittels eines optischen Anzeigegeräts oder mittels eines Aufzeichnungsgeräts auf einen Informationsträger aufgezeichnet werden kann.

Wie aus Fig.2 ersichtlich, geht von der Spitze des Geschosses G eine Schallfront aus, die die Form eines Kegels 17 mit dem Kegelwinkel 2 β hat. Die zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessene Entfernung zwischen der kegelförmigen Schallfront 17 und den Empfängern 12, 13, 14 wird längs eines Strahls gemessen, der rechtwinklig zum Kegel der Schallfront 17 liegt. Deshalb ist es zur Ermittlung der Trefferlage notwendig, den Öffnungswinkel 2 β des Kegels der Schallfront 17 zu kennen. Der Winkel β bzw. 2 β läßt sich bei bekannter Ge-Schoßgeschwindigkeit und bekannter Schallgeschwindigkeit im Bereich des Schießziels aus einer bekannten mathematischen Formel ermitteln. Zur Ermittlung dieser Werte sind weitere Empfänger mit entsprechenden zugehörigen Rechengeräten vorhanden, die vorliegend nicht näher dargestellt sind. Die Ortung des Geschosses G längs seiner Flugbahn Firn unmittelbar vor dem Zielfeld Z liegenden Bereich erfolgt vorteilhafterweise unter Verwendung der Schallwellen, die von der Spitze des Geschosses G ausgehen.

Da. wie sich gezeigt hat, die hochsensiblen Empfänger auch aus anderen Quellen stammende Schallwellen aufnehmen und verwerten, was zu Falschanzeigen u. a. m. sowie erheblichen Störungen und Beeinträchtigungen des Schießbetriebs führt, ist weiterhin gemäß der Erfindung vorgesehen, die Empfänger 12', 13', 14' für die Schallwellen gegen äußere Einflüsse dadurch abzuschirmen, daß sie im Innenraum eines Gehäuses 21 angeordnet sind, und zwar ebenfalls wiederum entlang einer Geraden, wie in F i g. 1 dargestellt Das Gehäuse besteht vorteilhafterweise aus einem Rahmen 22, welcher auf seiner Vorder- und Rückseite mit einer Membrane 23 bzw. 24 bespannt ist, die aus einem Gummituch oder einer Kunststoffolie besteht Auf der dem Schützen zugekehrten vorderen Membrane 23 ist das Zielfeld Z", dessen Mittelpunkt von dem Geschoß G getroffen werden soll, entsprechend markiert. Die Membranen sind notwendigerweise weitestgehend schallreflektierend und bzw. oder schallschluckend, so daß der Innenraum 25 des Gehäuses 21 gegen unerwünschte Störeinflüsse abgeschirmt ist. Zweckmäßigerweise sind die Innenseiten des Rahmens 22 mit schallschluckendem Material bedeckt, so daß ein weitgehend schalltoter Raum entsteht, zumindest soweit, als es für die Erzielung einwandfreier Meßergebnisse erforderlich ist.

Das Gehäuse 21 des Schießziels ist derart aufgestellt, daß sich der untere, die Empfänger 12', 13', 14' enthaltende Bereich hinter der Schutzmauer 16' befindet, welche zu kurze, d. h. zu tief anfliegende Geschosse abfängt, um zu vermeiden, daß sie zufällig auf die Empfänger 12', 13', 14' treffen und sie unbrauchbar machen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind Empfänger 12", 13" und 14" in je einem Gehäuse 26, 27, 28 angeordnet, welche einen Schlitz 29 aufweisen, durch den reflektierte elektromagnetische Wellen hindurchtreten und auf den Empfänger 12", 13", 14" einwirken. Die reflektierten elektromagnetischen Wellen stammen von Sendern, welche das Zielfeld mit Sirahlenfächern 30 überdecken, welche rechtwinklig zur Flugbahn F" des Geschosses G" liegen. Sobald das Geschoß G" sich durch die Strahlenfächer 30 der Sender hindurchbewegt, reflektiert es Strahlen 31 zu den Empfängern 12", 13", 14" in ihren Abschirmgehäusen 26, 27, 28. Die Auswertung der von den Empfängern 12", 13", 14" empfangenen Signale erfolgt in gleicher beschriebener Weise.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zur selbsttätigen elektronischen Ermittlung und Anzeige der Lage von Treffern auf einer Zielfläche, bei welcher die Laufzeitdifferenz eines von einem Geschoß hervorgerufenen Schallenergieimpulses zu mehreren elektro-akustischen Wandlern, welche in etwa in der Ebene der Zielfläche und teilweise außerhalb des Schußfeldes angeordnet sind, ermittelt und ausgewertet wird, gekennzeichnet durch mehrere, vorzugsweise drei, außerhalb des Schußfeldes längs einer vorzugsweise horizontal liegenden Geraden (15) und unterhalb des Zielfeldes (Z) des Schießziels angeordnete Empfänger durch unmittelbare Beeinflussung in der Form von elektro-akustischen Wandlern (12,13,14), welche sämtlichst zur Ortung des Abstandes des die Zielfläche durchdringenden Geschosses (G) von den einzelnen Wandlern (12,13,14) unmittelbar von der von der Geschoßspitze ausgehenden Schallwelle beeinflußt werden, und daß die Signale der Wandler einem elektronischen Rechner zugeführt werden, der auf der Grundlage der geometrischen Gesetzmäßigkeiten derart programmiert ist, daß dieser aus den Meßwerten von wenigstens zwei Wandlern die Lage des Treffers (T) in bezug auf den Zielmittelpunkt (M) ermittelt und den oder die ermittelten Werte einem Anzeige- und bzw. oder einem Aufzeichnungsgerät zuführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen zusätzlichen Empfänger zur Ermittlung der effektiven Schallgeschwindigkeit und gegebenenfalls der Geschoßgeschwindigkeit im Zielbereich.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zielflächen eines Schießstandes einem einzigen elektronischen Rechner zugeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (12, 13, 14) akustisch derart abgeschirmt sind, daß sie nur für Wellen empfänglich sind, die im wesentlichen in einer rechtwinklig zur Flugbahn (F)des Geschosses (Obliegenden Ebene abgestrahlt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielfläche (Z), hinter welcher sich die Wandler (12,13,14) befinden, schallreflektierend und bzw. oder schallabsorbierend ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfeld hinter der Zielfläche (Z^nach außen abgeschirmt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Meßfeld im Innern eines nach außen abgeschirmten Gehäuses (21) befindet, dessen dem Schützen zugekehrte Wand (23) die Zielfläche (Z) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Gehäuses (21) als im wesentlichen schalltoter Raum ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das das Meßfeld enthaltende Gehäuse (21) aus einem Rahmen (22) besteht, der an der Vorder- und Rückseite mit je einer elastischen Membrane (23,24) bespannt ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (23, 24) aus einem Gummituch oder einer Kunststoffolie od. dgl. beste

hen.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der dem Schützen zugekehrten Fläche der Membrane (23) eine Zielscheibe oder Zielmarkierung od. dgl. befindet.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der das Meßfeld enthajtenden Kammer ein weiterer Wandler neben den Wandlern (12, 13, 14) und gegebenenfalls ein Schallgeber für die Ermittlung der Größe der Schallgeschwindigkeit angeordnet sind.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Anordnung eines oder mehrerer Mündungsfeuerdetektoren, insbesondere Infrarot-Detektoren, vorzugsweise in Nachbarschaft zur Mündung derjenigen Waffe, mit der das Ziel beschossen wird.