DE2943766C2

DE2943766C2 -

Info

Publication number: DE2943766C2
Application number: DE2943766A
Authority: DE
Inventors: Claude Muri Aargau Ch Thalmann
Original assignee: POLYTRONIC AG MURI CH
Current assignee: POLYTRONIC AG MURI CH
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1989-03-30
Also published as: GB2036324B; NL7908246A; NO148688C; NL188916B; GB2036324A; CA1151762A; YU42493B; DD146849A5; US4303853A; IT7927425A0; NO793695L; AU529355B2; NL188916C; SE443651B; FR2442424A1; AU5252479A; BR7907563A; FI793619A; DE2943766A1; SE7909587L

Description

Die Erfindung betrifft ein Schießziel mit einer Scheibenan ordnung mit einem, eine Meßkammer begrenzenden, durch Be spannungen nach vorn und hinten abgeschlossenen Rahmen, wel che innenseitig mindestens drei akustische Sensoren trägt, sowie mit einer das Schießbild tragenden Flächenschicht, wo bei die Sensoren, die gegenüber einem Bezugskoordinatensystem eine definierte Lage einnehmen, zur Schußlageermittlung ei ne elektronische Auswerteeinrichtung mit einem Rechner nach geschaltet ist, um die zeitliche Staffelung des Eintreffens einer Knallwelle bei den verschiedenen Sensoren zu messen und die Schußlage zu errechnen.

Aus der DE-OS 27 38 213 ist es bekannt, in der Ebene eines solchen Schießzieles drei oder mehr akustische Sensoren an zuordnen, um die zeitliche Staffelung des Eintreffens der Knallwelle bei den Sensoren zu messen un ddie Schußlage un ter Beizug oder unter rechnerischer Elimination der im Schießziel herrschenden Schallausbreitungsgeschwindigkeit zu errechnen.

Es ist nun experimentell nachweisbar, daß in geschlossenen Schießzielen ei nichtlinearer Temperaturverlauf herrscht, der mathematisch schwer erfaßbar ist, da er sich ständig ändert, etwa in Abhängigkeit der Sonneneinstrahlungswinkel sowie der Sonnenstrahlungs-Intensität, des Windes, der Bema lung des Zielbildes, usw. Die Nichtberücksichtigung dieser Fakten kann zu Fehlern führen, die außerhalb des von der UIT (Union Internationale de tir) vorgeschriebenen Toleranz bereiches für Schießscheiben liegen.

Es hat sich dabei gezeigt, daß die Zeiten, in der die Knall welle jeden einzelnen Sensor nach einem Treffer erreicht, von der im Zielraum herrschenden Temperatur abhängig bleibt, auch wenn sich die Schallausbreitungsgeschwindigkeit v rechnerisch eliminieren läßt, so daß nach wie vor das Ergebnis ver fälscht werden kann, da die Laufzeit der Knallwelle zu jedem Sensor immer zur Berechnung herangezogen werden muß.

Befinden sich also zwischen einem Treffer auf der Scheibe und etwa einem ersten Sensor andere Temperaturverhältnisse als zwischen dem Treffer und einem anderen Sensor, so wird die zeitliche Staffelung der registrierten Schallwellen er heblich von jener bei gleichen Temperaturverhältnissen im ganzen Zielraum abweichen.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Schießziel der vorge nannten Art so auszugestalten, daß die vorgenannten Nach teile bekannter Anordnungen vermieden werden, indem im Be reich der Schießzielebene ein möglichst unabhängiger, zu mindest erfaßbarer Temperaturverlauf aufrechterhalten wer den soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß min destens zwischen der das Schießbild tragenden Flächenschicht und der vorderen Meßkammer-Bespannung ein nach unten und oben offener Luftzirkulationsraum ausgebildet ist.

Weiter lassen sich die Temperaturverhältnisse im ganzen Ziel raum in Richtung Konstanthaltung dann verbessern, wenn die Rückseite der das Schießbild tragenden Flächenschicht eine Wärmeleitschicht trägt, und/oder, wenn sich im oberen Kan tenbereich der Scheibenanordnung mindestens nach vorn über die das Schießbild tragende Flächenschicht hinaus eine dach artige Abdeckung erstreckt.

Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Schießziel in schaubild artiger Darstellung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Meßpunkten am Schießziel;

Fig. 3 eine erste Darstellung der Temperaturverläufe in einer ersten Gruppe von Meßpunkten; und

Fig. 4 eine zweite Darstellung der Temperaturverläufe in einer zweiten Gruppe von Meßpunkten;

Fig. 5 ein Korrdinatensystem zur Erläuterung der Schuß lageerrechnung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der zum Schußziel gehörenden Auswerteeinrichtung mit dem Rechner;

Fig. 7 eine Frontansicht eines weiteren Ausführungsbei spieles; und

Fig. 8 und 9 Details zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 7, in Seitenansicht.

Das Schießziel gemäß Fig. 1 umfaßt eine Scheibenanordnung mit einer, das in der Regel aufgemalte Schießbild 9 tragenden, auf einem vorderen Holzrahmen 3 aufgezogenen Flächenschicht 8. In Richtung nach hinten schließt sich an diesem vorderen Holzrahmen 3 der die Meßkammer umschließende Holzrahmen 2 an. Wie im Querschnitt angedeutet, ist der Meßkammer-Rahmen 2 innenseitig mit einer Wärmeisolationsschicht 4 und einer Schallabsorbtionsschicht 5 versehen. Wie erkennbar, ist die Meßkammer nach vorn durch eine Bespannung 10 von beispiels weise einer Dicke von 4 bis 5 mm abgeschlossen. Die Bespan nung 10 ist in der Regel mehrschichtig; einem Kunststoffträ ger und einer schallabsorbierenden Schicht innenseitig und einer schallreflektierenden Schicht außenseitig. Weiter ist die Meßkammer nach hinten durch eine ähnliche Be spannung 6 wie die vordere Bespannung 10 abgeschlossen.

Innerhalb der Meßkammer, hier auf dem unteren Teil des Meß kammer-Ramens 2, sind vier akustische Sensoren oder Schall aufnehmer a, b, c und d angeordnet, welche über entsprechende Verbindungsleitungen 12 mit einem Verstärker 13 verbunden sind, der seinerseits über die Leitung 14 am einen Rechner 15 angeschlossen ist.

Bei den üblichen, sogenannten geschlossenen Scheiben liegt der vordere Rahmen 3 mit der Schießbild-Flächenschicht 8, 9 ringsum geschlossen am Meßkammer-Rahmen 2 an oder die Schieß bild-Flächenschicht 8, 9 bildet eine Schicht auf der vorderen Meß kammer-Bespannung 10.

Hier nun ist zwischen der Schießbild-Flächenschicht 8, 9 und der vor deren Meßkammer-Bespannung 10 ein Kamin mit Luftzirkulations schlitzen 16 und 17 am unteren und oberen Rand der Anord nung gebildet.

Da Scheibenanordnungen dieser Art selten ideal mit genau nördlicher Schußrichtung aufbaubar sind, ist hier diese Kaminausbildung auch auf der Rückseite der Anordnung vorge sehen, wofür sich am Meßkammer-Rahmen 2 ein hinterer Rah men 1 mit einer rückseitigen, hier weißen Bespannung 7 an schließt. Hierbei begrenzen die hintere Meßkammer-Bespan nung 6 und die hinterste Bespannung 7 wieder einen Kamin mit den Luftschlitzen 18 und 19.

Die mit diesem Aufbau der Scheibenanordnung erreichbare Wir kung in der Verteilung der Wärme über die ganze Schießziel ebene vergleichsweise einer vorbeschriebenen "geschlossenen" Scheibe läßt sich ohne weiteres den graphischen Darstellun gen gemäß den Fig. 2, 3 und 4 entnehmen.

Fig. 2 zeigt hierbei zunächst die Meßpunkte entlang der Horizontalen und der Vertikalen durch das Zentrum einer in ternationalen 10er-Ringscheibe von 1 m Durchmesser, wobei die Messungen jeweils an bzw. in "geschlossenen" Scheiben und an bzw. in Scheiben der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, um Mittelwerte zu erhalten, bezogen auf eine Außen temperatur von 30°C.

Fig. 3 zeigt nun den Temperaturverlauf entlang der Horizon talen, und zwar bezieht sich hier die Kurve 20 auf die "ge schlossenen" Scheiben und die Kurve 21 auf die "Luftkammer"- Scheiben gemäß Erfindung.

Fig. 4 hingegen zeigt den Temperaturverlauf entlang der Ver tikalen mit der Kurve 20′ für die "geschlossenen" Scheiben und mit der Kurve 21′ für die "Luftkammer"-Scheibe.

Anhand dieser vergleichenden Kurven 20 und 21 bzw. 20′ und 21′ läßt sich nun ohne weiteres erkennen, daß nunmehr durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen über die ganze Schießziel ebene ein praktisch gleicher Temperaturgradient erreicht wird, wobei in den erkennbaren bisherigen Extrembereichen nun eine Verbesserung in der Schußlagemessung gegenüber den bisheri gen "geschlossenen" Scheiben in der Größenordnung von Fak tor 10 erreicht wird.

Zusätzlich zum Kamineffekt oder ohne diesen kann eine ähnli che oder noch verbesserte Wärmeverteilung durch Anordnung einer Wärmeleitfolie, beispielsweise Kupferfolie oder Kupfer aufdampfung etwa auf der Rückseite der Schießbild-Flächen schicht 8, 9 (nicht gezeigt) erreicht werden.

Eine ähnliche oder noch weiter verbesserte Wärmeverteilung läßt sich durch eine vorzugsweise zusätzliche, gegebenen falls auch allein verwendbare Wärmeabschirmung mittels einer dachartigen Abdeckung 30 erreichen. Diese dachartige Abdeckung kann sich, wie dargestellt, von der oberen Rahmenkante des vorderen Rahmens 3 nach vorn erstrecken. Ebenso ist es aber auch denkbar, daß die Abdeckung direkt auf der oberen Rahmenfläche aufliegt oder diese mit Abstand überdeckt oder daß statt einer flachen Abdeckung ein Satteldach verwendet wird oder die flache Abdeckung geneigt wird. Zweckmäßig wird die Abdeckung 30 geeignet beschichtet, um deren Wirkung zur Wärmeabschirmung zu erhöhen.

Aus Fig. 5 ist nun entnehmbar, daß die vier akustischen Sen soren a, b, c und d in bezug auf ein kartesisches Koordinaten system eine definierte Lage einnehmen.

Die durch eine Knallwelle an den akustischen Sensoren a, b, c, d erzeugten Signale werden, wie Fig. 6 zeigt, durch Eingangs verstärker VE verstärkt und dann Toren T zugeleitet, an wel chen die Impulse eines Taktgenerators IG anstehen. Die Takt frequenz des Taktgenerators IG bestimmt die Auflösung, das heißt, die Genauigkeit der Schußlageerrechnung. Jedem Sen sor a, b, c, d ist ein Tor zugeordnet. Der Impuls des ersten von einer Knallwelle getroffenen Sensors steuert alle übrigen Tore T auf, sodaß die Impulse des Taktgenerators IG den Aus gangsverstärkern VA zugeleitet werden. Beim Auftreffen der Knallwelle auf die folgenden Sensoren schließen deren Impul se die nachgeschalteten Tore C, so daß die Anzahl der von den Toren T durchgelassenen Impulse des Impulsgenerators IG der zeitlichen Staffelung des Eintreffens der Knallwelle bei den vier Sensoren a, b, c, d entspricht. Die von den Toren T durch gelassenen Impulse werden in den Ausgangsverstärkern VA ver stärkt und mittels der Übertragungsleitungen L vom Scheiben stand zum Schießstand zu einer Auswerteeinrichtung übertra gen. Diese weist Leitungsverstärker LV auf, welche die Impul se einem Speicher Sp zuführen, wobei jedem Sensor ein Spei cher Sp zugeordnet ist.

Aufgrund der gespeicherten Impulse, die der zeitlichen Staf felung entsprechen, mit welcher die Knallwelle auf die Sen soren a, b, c, d auftrifft, errechnet der Rechner R im kartesi schen Koordinatensystem gemäß Fig. 5 die Schußlage. In einem nächsten Schritt führt der Rechner eine Korrdinatenver schiebung durch, derart, daß der Koordinatenursprung O in den Schießbildmittelpunkt 9 verschoben wird. In einem weiteren Schritt erfolgt im Rechner eine Transformation der errechne ten Koordinaten in Polarkoordinaten. Das vom Rechner R gelie ferte Ergebnis wird durch einen mit einem Speicher versehenen, subtrahierenden Zähler Z zur Anzeige gebracht, derart, daß der Schußwert in Zahlen und die Schußlage in kreisförmig angeordneten Leuchtpunkten dargestellt sind. Die Rückstel lung des Zählers Z erfolgt von Hand oder vorzugsweise durch den Beschleunigungsschalter.

Die Leitungsverstärker LV sind vorzugsweise gesperrt und wer den durch einen wahlweise am Gewehr, am Schützen oder an seiner Liegematte befestigten Beschleunigungsschalter BS über ein der Flugzeit des Geschosses entsprechend eingestell tes Zeitrelais aufgetastet. Dadurch werden nur Schüsse desje nigen Schützen vermessen und angezeigt, dem das Schießziel zugeordnet ist.

Daß beim beschriebenen Beispiel für die Errechnung der Schußlage die im Schießziel herrschende Schallausbreitungs geschwindigkeit nicht bekannt sein muß, ergibt sich aus Fig. 5. In dem dort gezeigten kartesischen Koordinatensystem mit dem Ursprung O bezeichnet S den Durchschußpunkt der Koordinatenebene, dem die gesuchten Werte x und y zugeordnet sind. In diesem Koordinaten weisen die in der Koordinaten ebene liegenden Sensoren a, b, c, und d eine definierte Lage auf. In der Zeitspanne t _r nach erfolgtem Durchschuß legt die Knallwelle die Strecke r zurück und erreicht nach einer wei teren Zeitspanne t _c zuerst den Sensor c. Nach einer zweiten Zeitspanne t _b erreicht die Knallwelle den Sensor b und nach einer dritten Zeitspanne t _d den Sensor d. Zuletzt nach einer vierten Zeitspanne t _a, trifft sie auf den Sensor a. Dadurch, daß der Sensor c beim Auftreffen der Knallwelle die Tore T der übrigen Sensoren a, b und d aufsteuert und diese erst ge schlossen werden, wenn die Knallwelle die entsprechenden Sen soren erreicht, sind von den vorerwähnten Zeitspannen t _c = 0 und t _b, t _d und t _a meßbar. Diese vier Zeitspannen sind somit, unabhängig davon, welcher der Sensoren 4 zuerst getroffen wird, bekannt. Aufgrund dieser Zeitmessungen errechnet der Rechner R die gesuchten Koordinaten x und y gemäß den fol genden Gleichungen, wobei v die Schallgeschwindigkeit dar stellt:

Diese vier Gleichungen enthalten vier Unbekannte, nämlich die Schallausbreitungsgeschwindigkeit v, die Zeit tr sowie die Ko ordinaten x und y. Sie lassen sich zu zwei Gleichungen mit Unbekannten x und y umformen, aus denen der Rechner R die ge suchten Koordinaten x und y aus den bekannten bzw. meßbaren Größen A, B, C und D sowie t _a, t _b, t _c und t _d errechnen kann. Die vorstehenden vier Gleichungen zeigen, daß durch das An bringen eines vierten Sensors zur Berechnung der Koordinaten x und y die Schallausbreitungsgeschwindigkeit eliminiert und somit die Erfindungsaufgabe gelöst wird. Wären nur drei Sen soren vorhanden, würde eine der vier Gleichungen entfallen und es müßte eine der beiden Unbekannten t _r oder v durch Messen festgestellt werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der vierte Sen sor eine elektrisch leitende, auf einem definierten Poten tial gehaltene und sich in der Schießbildebene erstreckende Schicht sein.

Bei einem solchen Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7, 8 und 9 sind vorne und hinten an einem Holzrahmen 35 Folien kombinationen 39 und 31 befestigt. Die Folienkombinationen 39 und 31 bestehen je aus zwei Polyäthylenfolien 36 und 37 von ca. 0,1 mm Dicke, zwischen denen ein elektrisch leiten des Vlies 38 einkaschiert ist. Die Außenmasse der Vliese 38 sind etwas kleiner als jene der Polyäthylenfolien 36 und 37, damit bei der Befestigung der Folienkombinationen 39 und 31 am Holzrahmen 35 mittels metallischer Klammern die Isolation des Vlieses 38 erhalten bleibt. Auf der dem Schützen zuge wandten Folienkombination 39 ist das Schießbild 30 in Form einer stilisierten Mannsfigur mit den Wertungskreisen 30′ aufgedruckt. Am unteren Teil des Rahmens 35 sind auf der Peripherie eines Kreises mit dem Radius r drei Schallsensoren a′, b′ und c′ ein gebaut, deren Lage in Bezug auf ein kartesisches Koordinaten system mit dem Ursprung O definiert ist. Begrenzen das Schieß bild 30 und die Wertungskreise 30′ Flächen unterschiedlicher Wertigkeit, so kann die rechnerische Erfassung des Wertes eines Treffers relativ aufwendig werden. Zu diesem Zweck weist das Vlies 38 in der rückseitigen Folienkombination 31 einen Durchbruch 30′′ in der Form des Schießbildes 30 auf, wobei die Außenabmessungen des Durchbruches um den Durchmesser des Ge schosses größer sind als beim Schießbild 30, was der üblichen Auswertmethode entspricht.

Beim Durchschießen des Schießziels an der Stelle A ergibt sich ein Impuls beim Durchdringen der Folienkombination 39 und beim Auftreffen der Knallwelle auf die Schallsensoren a′, b′, c′. Dadurch läßt sich die Zeit messen, die die Knall welle benötigt, um vom Punkt S den Weg zu den Schallsensoren a′, b′ und c′ zurückzulegen. Im kartesischen Koordinatensys tem lassen sich die Werte x und y für den Punkt S nach den nachstehenden Gleichungen

errechnen. In diesen drei Gleichungen sind die Werte für x und y sowie für die Schallgeschwindigkeit v die Unbekannten. Alle übrigen Werte sind bekannt oder werden durch Messen festgestellt. Diese Gleichungen lassen sich unter Eliminie rung der Schallausbreitungsgeschwindigkeit v zu zwei Gleich ungen mit den zwei Unbekannten x und y umformen. Im Rechner erfolgt anschließend an das Errechnen der Werte x und y eine Verschiebung der Koordniation in den Schießbildmittel punkt und anschließend eine Koordinatentransformation in Polarkoordinaten. Da im gezeigten Falle die Durchschußstel le S zwischen den beiden Wertungskreisen 30′ liegt, muß der Rechner feststellen, ob der Treffer im Schießbild 30 liegt oder nicht. Ein Figurentreffer liegt dann vor, wenn dem Rech ner kein Signal von der Folienkombination 31 zugeleitet wird, weil das Geschoß die Folienkombination 31 im Bereich der Durchbrechung 30′′ durchschlagen hat. Läge der Durchschuß zwischen Bild 30 und dem äußeren Wertungskreis 30′, würde das Geschoß in der Folienkombination 31 das Leitvlies 38 durchdringen und dadurch ein entsprechendes Signal an den Rechner abgeben, der dem Treffer eine entsprechend tiefere Wertung zuteilen würde.

Ist das Schießbild z. B. eine schwarze Kreisfläche zu der die Wertungskreise konzentrisch angeordnet sind, kann die hin tere Folienkombination 31 entfallen.

Ein Vorteil des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels nach den Fig. 7 bis 9 gegenüber der ausschließlich mit akusti schen Wandlern arbeitenden Auswerteeinrichtung besteht darin, daß beim Schützen ein Öffnungsschalter, der eine dauernde Fehlanzeigegefahr darstellt, entfallen kann.

Ist das Schießbild in wenige Flächen unterschiedlicher Wer tung unterteilt so können, entsprechend der Wertung mehre re Foliekonbinationen 31 angeordnet werden. In diesem Fall ist die Größe der Durchbrechungen den einzelnen Wertungs flächen angepaßt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Wertermittlung vereinfacht.

Um auf der leitenden Schicht ein definiertes elektrisches Potential zu erhalten, kann der Leiter 26 über einen hochoh migen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle mit einem Ladekondensator angeschlossen sein (nicht gezeigt). Dabei kann die Schicht mit einer negativen Spannung von ca. 1000 Volt aufgeladen werden. Der Widerstand ist dann zweckmäßig galvanisch mit einem Trigger gekoppelt, welcher sehr hoch ohmig ist. Die Triggerschwelle wird dabei nach den örtlichen Gegebenheiten eingestellt und is so hoch gewählt, daß mög liche Störfaktoren keine Fehlanzeige auslösen. Um eine aus reichende Isolation der Speisespannung des auf hohem Poten tial liegenden Triggers zu gewähleisten, erfolgt seine Spei sung durch eine Batterie. Am Triggerausgang steht ein lei stungsfähiger Impuls zur Verfügung, welcher über Hochspan nungskoppelkondensatoren einem Zähler zugeführt wird.

Durch Messungen wurde festgestellt, daß das Geschoß stets eine positive Ladung mitbringt. Aus der Geschoßkapazität von 0,6 pF wurde errechnet, daß die Spannung des Geschos ses gegenüber der Erde ca. +100 V beträgt. Diese Spannung ist indessen nicht konstant. Sie hängt von der Wetterlage und der Geländeform ab, was den Schluß zuläßt, daß ihre Ursache im elektrischen Erdfeld liegen kann. Negative Span nungen wurden nie beobachtet. Deshalb wird das Schießziel über den elektrischen Leiter 26 mit der genannten hohen ne gativen Spannung von 1000 Volt aufgeladen. Die Kapazität des Schießzieles beträgt ca. 150 pF. Die Ladung des Schieß zieles ist somit 1000 V×150 pF. Im ungünstigsten Fall wird die Spannung des Geschosses gegenüber der Erde Null. Durch schlägt das Geschoß das Schießziel, wird es auf die Spannung des Schießzieles aufgeladen, wodurch das Schieß ziel selbst einen Spannungseinbruch von ca. 3 Volt erfährt. Dieser Spannungseinbruch wird vom Trigger abgetastet und über einen Zähler bei der Anzeige als Treffer signalisiert.

Claims

1. Schießziel mit einer Scheibenanordnung mit einem, eine Meßkammer begrenzenden, durch Bespannungen nach vorn und hinten abgeschlossenen Rahmen, welcher innenseitig mindestens drei akustische Sensoren trägt, sowie mit einer das Schießbild tragenden Flächenschicht, wobei die Sensoren, die gegenüber einem Bezugskoordinatensystem eine definierte Lage einnehmen, zur Schußlageermittlung eine elektronische Auswerteeinrichtung mit einem Rech ner nachgeschaltet ist, um die zeitliche Staffelung des Eintreffens einer Knallwelle bei den verschiedenen Sen soren zu messen und die Schußlage zu errechnen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen der das Schieß bild (9) tragenden Flächenschicht (8) und der vorderen Meßkammer-Bespannung (10) ein nach unten (16) und oben (17) offener Luftzirkulationsraum ausgebildet ist.

2. Schießziel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der das Schießbild (9) tragenden Flächen schicht (8) eine Wärmeleitschicht trägt.

3. Schießziel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im oberen Kantenbereich der Scheibenanordnung mindestens nach vorn über die das Schießbild (9) tragenden Flächenschicht (8) hinaus eine dachartige Abdeckung (30) er streckt.