DE3404011A1 - Device for contactless measurement of velocities of subcalibre rounds - Google Patents

Device for contactless measurement of velocities of subcalibre rounds

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DE3404011A1
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Manfred Dr.-Ing. 6903 Neckargemünd Pistor
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
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Abstract

A very precise measurment of the tube velocity of a round is performed by using two annular grooves (5, 6) provided in the tube wall as the basis of measurement for a microwave transmitting/receiving device (S/E). The transmitting/receiving device (S/E) is accommodated in this case in the point (4) of the round (2), where the evaluation is also performed. <IMAGE>

Description

Anordnung zur berührungslosen Messung von Geschwindig-Arrangement for non-contact measurement of speed

keiten bei unterkalibrigen Geschossen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur berührungslosen Messung von Geschwindigkeiten bei unterkalibrigen Geschossen und wird in der Wehrtechnik zur genauen Zielerkennung eingesetzt.abilities with sub-caliber projectiles The invention relates to an arrangement for the non-contact measurement of velocities at sub-caliber Shot and is used in defense technology for precise target detection.

Geschosse mit Zeitzünder sollen erst am Zielort ihre Wirkung entfalten. Zu diesem Zweck muß eine Berechnung von Geschwindigkeit/Weg/Zeit erfolgen. Ein wesentliches Kriterium ist dabei die vg-Messung, also die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses beim Verlassen des Rohres. Diese Geschwindigkeit kann durch Temperatureinflüsse, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Pulverzustand und bauliche Toleranzen schwanken. Zur exakten Zielbestimmung wird eine Genauigkeit bei vo-Messung von 1 bis 3 Promille erwartet.Projectiles with a time fuse should only develop their effect at the target location. For this purpose, the speed / distance / time must be calculated. An essential one The criterion is the vg measurement, i.e. the muzzle velocity of the projectile when leaving the pipe. This speed can be influenced by temperature, Air pressure, humidity, powder condition and structural tolerances vary. To the Exact determination of the target will be an accuracy of 1 to 3 per thousand in the case of a vo measurement expected.

Bei bekannten Verfahren zur genauen Messung von Geschwindigkeiten, besonders auf Schießplätzen, werden Meßstrecken vorgesehen, die mittels Spulen gebildet werden. Die Spulen sind an der Mündung des Kanonenrohres angebracht und leiten ihre Meßwerte auf einen Rechner, der neben der Kanone angeordnet ist. Anhand der Auswertung im Rechner kann eine Korrektur der Flugbahn und der Einstelldaten des Zeitzünders im bereits fliegenden Geschoß erfolgen. Die Korrekturdaten müssen dem Geschoß aber nachgesendet werden, so daß die Daten auch von der gegnerischen Seite erfaßt werden können und die Stellung der Kanone dadurch ortbar ist.In known methods for the precise measurement of speeds, Especially on shooting ranges, measuring sections are provided which are formed by means of coils will. The coils are attached to the muzzle of the cannon barrel and forward their measured values to a computer which is arranged next to the cannon. The flight path and the setting data can be corrected using the evaluation in the computer of the time fuse in the projectile that is already in flight. The correction data must but the projectile can be forwarded so that the data can also be sent by the opposing Side can be detected and the position of the cannon can be located.

Auch Doppler-Messungen mittels Radar sind bekannt. Dabei wird ein Radarstrahl dem Geschoß hinterher geschickt und die reflektierte Welle ausgewertet. In der Zeitschrift "Internationale Wehr-Revue 10/1983, Seite 1497, wird ein derartiges System dargestellt. Aus der Zeichnung ist allerdings erkennbar, wie aufwendig die Sende- und Empfangseinrichtung ausgestaltet, wie leicht sie zerstörbar und wie wenig robust die gesamte Meßeinrichtung aufgebaut ist. Ein Einsatz bei fahrenden Panzern ist somit praktisch nicht durchführbar. Durch den Radarstrahl ist zudem eine Ortung durch Gegner möglich.Doppler measurements using radar are also known. This is a Radar beam sent after the projectile and the reflected wave evaluated. In the magazine "Internationale Wehr-Revue 10/1983, page 1497, such a System shown. From the drawing, however, it can be seen how complex the Transmitting and receiving device designed how easily they can be destroyed and how little the entire measuring device is robust. A use with moving tanks is therefore not practically feasible. The radar beam also provides a location possible by opponents.

Auch ein induktives Weg-Zeit-Meßverfahren ist bekannt.An inductive distance-time measuring method is also known.

Dabei wird die Zeit gemessen, die ein Geschoß im Rohr zwischen zwei Marken zurücklegt. Zur Erzielung einer hohen Genauigkeit sind vollkalibrige Geschosse erforderlich, d.h. sehr geringer Abstand (Luftspalt) zwischen Sensor im Geschoß und Rohrwandung. Eine Geschwindigkeitserfassung in der Spitze von unterkalibrigen Geschossen ist mit dieser Meßmethode nicht möglich. Unterkalibrig bedeutet dabei, daß die Geschosse nicht den vollen Rohrquerschnitt ausnutzen. Die Geschosse werden dabei im Rohr durch konzentrische Treibkäfige, die später abgestoßen werden, geführt. Die Geschosse bleiben somit schmal und erreichen hohe Geschwindigkeiten.This measures the time that a projectile in the tube between two Marks back. Full-caliber projectiles are used to achieve high accuracy required, i.e. very small distance (air gap) between the sensor on the floor and pipe wall. A speed sensor in the top of sub-caliber It is not possible to shoot with this measuring method. Sub-caliber means that the projectiles do not use the full pipe cross-section. The projectiles are guided in the tube through concentric sabot cages that are later pushed off. The floors remain narrow and reach high speeds.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Meßanordnung zu finden, die bei unterkalibrigen Geschossen mit Zeitzünder vor Austritt aus dem Rohr eine Geschwindigkeitsmessung vornimmt. Dabei liegen die räumlichen Koordinaten des Zielpunktes bereits fest, und es soll durch die Geschwindigkeitsmessung des Geschosses beim Austritt aus dem Rohr nur eine Korrektur des Zeitzünders erfolgen bzw. der Explosionszeitpunkt verändert werden.It is therefore the object of the invention to find a measuring arrangement which, in the case of under-caliber projectiles with a time fuse, a Speed measurement. The spatial coordinates of the target point are located here already fixed, and it should by measuring the speed of the projectile at When leaving the pipe only a correction of the time fuse or the time of the explosion take place to be changed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features of the claims solved.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Meßanordnung ist die hohe Treffergenauigkeit bei Geschossen aller Art.The high accuracy of the hit is an advantage of the measuring arrangement according to the invention for bullets of all kinds.

Das bisher noch übliche Einschießen kann entfallen, so daß die mitgeführte Munition besser verwertet wird. Ein sehr wesentlicher Vorteil ist weiter, daR nach Verlassen des Geschützrohres kein Funkkontakt zwischen Geschoß und Waffe stattfindet. Eine Ortung durch gegnerische Stellungen ist damit unmöglich. Die Störanfälligkeit bei bekannten Meßsystemen, hervorgerufen durch Verschmutzung, rauher Betrieb, Feuchtigkeit, Eisansatz usw. entfällt bei der erfindungsgemäßen Meßanordnung völlig.The previously usual sighting-in can be omitted, so that the carried Ammunition is better recycled. Another very important advantage is that after When leaving the gun barrel, there is no radio contact between the projectile and the weapon. A location by opposing positions is therefore impossible. The susceptibility to failure with known measuring systems, caused by pollution, rough operation, moisture, Ice accumulation etc. is completely eliminated in the measuring arrangement according to the invention.

Durch die Verwendung von Mikrowellen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine sehr große Störunanfälligkeit.The use of microwaves results in more advantageous Way a very great immunity to interference.

Durch die völlig autarke Meßwerterfassung und Auswertung im Geschoß wird die exakte Mündungsgeschwindigkeit ermittelt, Korrekturwerte werden selbsttätig berechnet und eine Zündung genau am Zielort ist gewährleistet. Da die Ringnuten als Meßbasis zur Feststellung der Geschwindigkeit im Innern des Rohres konzentrisch angeordnet sind, kann das Geschoß in jeder Drehlage in das Rohr eingeführt werden, eine Meßwerterfassung findet immer statt.Thanks to the completely self-sufficient recording of measured values and evaluation on the floor the exact muzzle velocity is determined, correction values are automatic calculated and an ignition exactly at the destination is guaranteed. Because the ring grooves as a measuring base for determining the speed inside the pipe concentrically are arranged, the bullet can be inserted into the barrel in any rotational position, a measured value acquisition always takes place.

Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages can be seen from the description below.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is described below with reference to FIG Drawing explained in more detail.

In dem Rohr 1 einer Panzerkanone steckt ein unterkalibriges Geschoß 2. Der Körper des Geschosses ist von einem Treibkäfig 3 umgeben. Der Treibkäfig 3 führt das Geschoß und gleitet dabei im Rohr 1. Der Treibkäfig wird später abgestoßen. In der Spitze 4 des Geschosses 2 ist außer einem Zeitzünder und einer Auswerteelektronik eine Sende/Empfangseinrichtung S/E in Form eines Mikrowellensenders eingebaut. Das Geschoß 2 verläßt in Pfeilrichtung das Rohr 1. Am Ende des Rohres 1 sind zwei konzentrische Ringnuten 5 und 6 als Meßbasis angebracht. Diese Ringnuten sind auf der Innenseite des Rohres 1 eingefräst und haben einen festen Abstand voneinander. Die Ringnut 6 sitzt dabei am äußersten Ende des Rohres 1.In the barrel 1 of a tank cannon there is a sub-caliber projectile 2. The body of the projectile is surrounded by a sabot 3. The sabot 3 guides the projectile and slides in the tube 1. The sabot is later pushed off. In the tip 4 of the projectile 2 is in addition to a time fuse and evaluation electronics a transmitting / receiving device S / E installed in the form of a microwave transmitter. That Floor 2 leaves the tube 1 in the direction of the arrow. At the end of the tube 1 there are two concentric ones Annular grooves 5 and 6 attached as a measuring base. These ring grooves are on the inside of the pipe 1 milled and have a fixed distance from each other. The ring groove 6 sits at the outermost end of the tube 1.

Die Ringnuten sind mit einem Dielektrikum gefüllt, um im Rohr eine glatte Oberfläche zu gewährleisten.The ring grooves are filled with a dielectric to give a ensure smooth surface.

Beim Durchfliegen des Rohres 1 gelangt die Spitze 4 des Geschoßkörpers 2 erst zur Ringnut 5. Die Sende/Empfangseinrichtung S/E sendet einen Strahl im Mikrowellenbereich (ca. 100 GHz) aus, der von der Ringnut 5 reflektiert (bzw. um eine halbe Wellenlänge verändert) auf die Sende/Empfangseinrichtung S/E zurückgeworfen wird. Dabei bestimmt die Bündelung und die Frequenz des Mikrowellenstrahls in Verbindung mit dem Abstand der beiden Ringnuten die Genauigkeit der Messung in der Größenordnung von 1 bis 3 Promille. Beim Vorbeifliegen an der zweiten Ringnut 6 wird ein weiteres Meßsignal erzeugt. Die Zeit zum Durchfliegen der beiden Marken (Ringnuten 5 und 6) wird zur Feststellung der Geschwindigkeit ausgewertet.When flying through the tube 1, the tip 4 of the projectile body arrives 2 first to the annular groove 5. The S / E transmitter / receiver sends a beam in the microwave range (approx. 100 GHz), which reflects from the annular groove 5 (or by half a wavelength changed) is thrown back to the transmitting / receiving device S / E. Definitely the focus and the frequency of the microwave beam in connection with the distance of the two ring grooves the accuracy of the measurement in the order of 1 to 3 per mille. When flying past the second annular groove 6, a further measurement signal generated. The time to fly through the two marks (ring grooves 5 and 6) becomes Determination of the speed evaluated.

Damit ist am Mündungsausgang des Rohres 1 eine berührungslose und exakte Geschwindigkeitsmessung möglich.This is a contactless and at the mouth outlet of the tube 1 exact speed measurement possible.

Anhand der ermittelten Geschwindigkeit wird in der Sende/Empfangseinrichtung S/E sofort eine Berechnung bzw.Based on the determined speed, in the transmitting / receiving device S / E immediately a calculation or

Korrektur vorgenommen, zu welcher Zeit der Zeitzünder das Geschoß zum Explodieren bringen soll.Correction made at what time the time fuse hit the projectile to explode.

Eine grobe Zeiteinstellung mit Eingabe der Zielkoordinaten ist selbstverständlich schon vorher am Geschoß vorgenommen werden.A rough time setting with input of the target coordinates is a matter of course be carried out beforehand on the floor.

Alle Daten werden also in der SendelEmpfangseinrichtung S/E verwertet, wobei der aktive Teil in der Spitze 4 des Geschosses untergebracht ist. So besteht kein Funkkontakt mehr zwischen fliegendem Geschoß und Bodenstation (Abschußeinrichtung). Die Messung der Geschwindigkeit erfolgt noch im Rohr, während die Auswertung bzw. Korrektur sofort nach der Messung oder erst außerhalb des Rohres erfolgen kann.All data are used in the S / E sending and receiving device, the active part being housed in the tip 4 of the projectile. So there is no more radio contact between the flying projectile and the ground station (launcher). The speed is measured in the pipe while the evaluation or Correction can be made immediately after the measurement or outside the pipe.

In Umgebungen, in denen Verunreinigungen nicht auftreten, kann in einer Ausgestaltung der Erfindung der Meßstrahl der Sende/Empfangseinrichtung S/E auch im Bereich des sichtbaren Lichtes oder im Infrarotbereich eingesetzt werden. Dabei wird in die Ringnut eine reflektierende Schicht eingelassen. Die Reflektionsfaktoren von Ringnut und Rohrwandung müssen sich dabei deutlich voneinander unterscheiden.In environments where contamination does not occur, the an embodiment of the invention, the measuring beam of the transmitting / receiving device S / E can also be used in the range of visible light or in the infrared range. A reflective layer is embedded in the ring groove. The reflection factors the ring groove and pipe wall must be clearly different from one another.

Die maximale Geschwindigkeit erreicht das Geschoß an der Rohrmündung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Meßbasis außerhalb des Rohres in den sogenannten Mündungsdämpfer eingebaut werden. Ein derartiger Mündungsdämpfer, der in der Zeichnung nicht dargestellt wurde, wird heutzutage allgemein auf die Rohrmündung aufgesetzt, um den Rückschlag des Rohres zu verringern. Weil jetzt die Meßstrecke in dem Mündungsdämpfer angeordnet ist, kann das Einfräsen von Nuten in die Rohrwandung entfallen. Es ist sogar in vorteilhafter Weise möglich, daß ein vorhandenes Geschütz mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung nachgerüstet wird, wobei nur der Mündungsdämpfer geändert werden muß.The bullet reaches its maximum speed at the muzzle. In an advantageous embodiment of the invention, the measurement base outside of the Tube can be installed in the so-called muzzle damper. Such a muzzle damper, which was not shown in the drawing, is nowadays generally referred to Muzzle attached to reduce the kickback of the pipe. Because now the Measuring section is arranged in the muzzle damper, the milling of grooves in the pipe wall is omitted. It is even possible in an advantageous manner that a existing gun with the invention Measuring device retrofitted is, whereby only the muzzle damper needs to be changed.

Um das Einfräsen von Ringnuten zu vermeiden, können in einer weiteren Ausgestaltung zwei Mikrowellensender, die in oder an der Rohrwandung angebracht sind, auf einen Empfänger im vorbeifliegenden Geschoß senden. Neben dem Vorteil eines beliebigen Kanonenrohres ohne eingefräste Nuten ergibt sich auch eine Einsparung beim Geschoßaufbau. Da nur noch eine Empfangseinrichtung im Geschoß vorhanden ist, der Sender dagegen in der Rohrwandung eingelassen ist und wieder verwendet werden kann, ergibt sich eine Kostenverringerung. Bei sehr extrem gebündelten Mikrowellenstrahlen kann mit Hilfe von zwei Meßmarken auf dem Geschoß und einer Auswertung an der Waffe ebenfalls eine exakte Geschwindigkeitsmessung erfolgen.In order to avoid the milling of ring grooves, another Design two microwave transmitters, which are attached in or on the pipe wall are to send to a receiver in the passing floor. Besides the advantage Any cannon barrel without milled grooves also results in a saving in the storey structure. Since there is only one receiving device on the floor, the transmitter, on the other hand, is embedded in the pipe wall and can be used again can result in a reduction in cost. With very extremely bundled microwave beams can with the help of two measuring marks on the projectile and an evaluation on the weapon an exact speed measurement can also be carried out.

Der Sender kann sogar im Mündungsdämpfer angebracht werden.The transmitter can even be installed in the muzzle damper.

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Claims (6)

Ansprüche (1. Anordnung zur berührungslosen Messung von Geschwindigkeiten bei unterkalibrigen Geschossen, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Geschwindigkeit und die Auswertung der Meßdaten im bewegten Geschoß (2,4) erfolgt. Claims (1. arrangement for non-contact measurement of speeds for under-caliber projectiles, characterized in that the measurement of the speed and the measurement data are evaluated in the moving floor (2, 4). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung durch Mikrowellenstrahlung erfolgt, wobei Sender und Empfänger (S/E) in der Geschoßspitze (4) angeordnet sind. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the measurement by microwave radiation, with the transmitter and receiver (S / E) in the tip of the bullet (4) are arranged. 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung im Rohr (1) mittels konzentrisch angeordneter Ringnuten (5,6) erfolgt. 3. Arrangement according to one of claims 1 to 2, characterized in that that the measurement in the tube (1) takes place by means of concentrically arranged annular grooves (5,6). 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung außerhalb des Rohres im Bereich eines Mündungsdämpfers erfolgt. 4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the measurement takes place outside the tube in the area of a muzzle damper. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sender in der Rohrwandung und ein Empfänger am Geschoß angebracht sind, wobei die Auswertung weiterhin im Geschoß erfolgt. 5. Arrangement according to claim 2, characterized in that two transmitters in the pipe wall and a receiver are attached to the projectile, with the evaluation continues to take place on the floor. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender im Mündungsdämpfer angebracht sind. 6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the transmitter are attached in the muzzle damper.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4955279A (en) * 1988-09-08 1990-09-11 Rheinmetall Gmbh Apparatus for setting a projectile time fuze
DE102009011447B9 (en) * 2009-03-03 2012-08-16 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Method for igniting a warhead of a grenade and vehicle

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