DE3412326A1

DE3412326A1 - Anordnung zur ermittlung der trefferlage und/oder der geschwindigkeit und/oder des auftreffwinkels von geschossen

Info

Publication number: DE3412326A1
Application number: DE19843412326
Authority: DE
Inventors: Paul 4050 Mönchengladbach Drewell; Dieter 5880 Lüdenscheid Kriz
Original assignee: DREWELL PAUL DRELLO GmbH
Current assignee: DREWELL PAUL DRELLO GmbH
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1985-10-10
Also published as: ATE60125T1; ES8701971A1; DK150885A; EP0157397A2; ES542479A0; EP0157397A3; EP0157397B1; DK150885D0

Description

Anordnung zur Ermittlung der Trefferlage und/oder der Geschwindigkeit und/oder des Auftreffwinkels von Geschossen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Ermittlung der Trefferlage und/oder der Geschwindigkeit und /oder des Auftreffwinkels von mit Überschallgeschwindigkeit auf ein Ziel treffenden Geschossen mit Hilfe von mehreren akustisch= en Sensoren, die an dem Ziel angeordnet sind und beim Auftreffen der Kopfwelle eines Geschosses elektrische Signale abgeben, die einem Rechner zugeführt werden, der nach der zeitlichen Reihenfolge und dem zeitlichen Abstand, in dem die Signale von den einzelnen Sensoren abgegeben werden, die Ablage des Geschosses vom Zielpunkt errechnet.

Zur Ermittlung der Irefferläge von Geschossen werden zumeist

Zielscheiben verwendet, die mit Ringen und Sektorenbegrenzungen 15

bedruckt sind und entweder direkt beobachtet oder nach einer Schußserie zum Schützen transportiert werden. In beiden Fällen ist ein Auswechseln der Scheibe nach einer begrenzten Zahl der Schüsse erforderlich. Für die kommerzi= eile Anwendung ergibt sich weiter der Nachteil,daß die Trefferlage für die weitere Verarbeitung der Treffbilder mittels Rechnern von der Scheibe abgegriffen und in den Rechner eingegeben werden müssen.

Es besteht daher der Wunsch nach einer Anordnung, die

die Trefferlage unmittelbar als elektrische Größe, möglichst in digitaler Form liefert. Hierzu sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. So gibt es fotoelektrische Anordnungen, bei denen das Geschoß durch eine Lichtebene

fliegt, die durch entsprechende Empfänger so aufgeteilt ist, daß der Ort,an dem das Geschoss durchtritt, genügend genau erfaßt werden kann. Solche Anordnungen sind aber sehr aufwendig, ihre Verwendung im Freien macht Schwierigkeiten.

Zur Ermittlung der Trefferlage von Geschossen, die mit Überschallgeschwindigkeit fliegen, ist es bekannt, die vom Geschoß erzeugte Kopfwelle (Luftdruck - Stoßwelle) zur Bestimmung der Geschoßlage im Ziel zu benutzen. Im einfachsten Falle werden in einem Rahmen, dessen Ebene senkrecht zur Linie Waffenmündung - Rahmenmitte (Ziellinie) steht, Mikrofone eingebaut, die von der Kopfwelle beauf= schlagt werden. Gemessen werden die Zeitdifferenzen zwischen dem Auftreffen der Kopfwelle auf die einander gegenüberliegenden Rahmenseiten.

Weiter ist aus der US-PS 37 78 059 eine Anordnung bekannt geworden, bei der Metallstäbe rechtwinklig zueinander in einer zur Ziellinie senkrechten Ebene angeordnet sind. Die Stäbe sind an ihren Enden mit Sensoren bestückt. Hier wird die Trefferlage aus den Laufzeitdifferenzen der durch die Kopfwelle in den Stäben ausgelösten Schallimpulse ermittelt.

Weiter sind aus den DE-OS 27 38 213, 28 07 101 und 29 21 Anordnungen bekannt geworden, bei denen unterhalb der Flugbahn drei oder mehrere Sensoren angebracht sind, wobei die Zeitdifferenzen ihrer durch die Kopfwelle erzeugten Signale zur Ermittlung der Trefferlage des Geschosses dienen.

Alle diese Anordnungen arbeiten aber nur dann einwandfrei, wenn die Flugbahn des Geschosses genau senkrecht auf der Ebene steht,in der die Sensoren eingebaut sind. Diese Voraussetzung ist aber im praktischen Schießbetrieb nicht gegeben, da die Flugbahn des Geschosses infolge der Schwerkraft gekrümmt ist, sodaß sie am Ziel eine Neigung

nach unten hat. Weiterhin können Abweichungen dadurch verursacht werden, daß die virtuelle Treffbildebene nicht genau senkrecht zur Ziellinie liegt, weil die Anordnung nicht genau ausgerichtet ist oder schräg auf die Scheibe geschossen wird. Solche kleinen Abweichungen (unter |°) können unzulässige Fehler der Trefferanzeige verursachen. Aus Figur 3 ist ersichtlich,in wie starkem Maße schon ein kleiner Winkel ψ zwischen der Geschoßbahn und der Senk= rechten auf die Treffbildebene auf die Ablage l\ s des Geschosses vom Ziel einwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ermittlung der Trefferlage und/oder der Geschwindigkeit und/oder des Auftreffwinkels von mit Überschallgeschwin= digkeit auf ein Ziel treffenden Geschosses anzugeben, die auch bei schrägem Einschuß in die durch akustische Sensoren gebildete Ebene eine genaue Lage des Punktes zu ermitteln gestattet, in dem das Geschoß diese Ebene durchstößt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Sensoren in zwei zueinander und zur Zielfläche parallelen Ebenen angeordnet sind und auf jeder der beiden Ebenen so verteilt sind,daß sie die zu erwartenden Flug= bahnen der Geschosse umgreifen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren in jeder der beiden Ebenen auf einem die Flugbahn umgreifen= den Rahmen angeordnet, wobei mit Vorteil die beiden Rahmen zu einem Baukörper vereinigt sind.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Rahmen oder der der Baukörper rechteckig ausgebildet und auf jeder Seite mit Sensoren bestückt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in Abwandelung auch dazu dienen, die Flugbahn nicht nur vor dem Ziel sondern über ihre ganze Länge zu erfassen. Dies geschieht dadurch,

daß an in vorgegebenen .Abständenentlang der Flugbahn des Geschosses angeordneten Meßpunkten an jedem Meßpunkt Sensoren in zwei Ebenen angeordnet sind, wobei die Ebenen mindestens annähernd senkrecht zur Flugbahn liegen und die Sensoren die Flugbahn umgreifen. Damit wird es möglich die mit der erfindungsgemäßen Anordnung meßbaren Werte auf der Flugbahn zu erfassen.

Der besondere Vorteil und die Arbeitsweise der erfindungs= gemäßen Anordnung werden an Hand der Figuren 1 und 2 erläutert. Diese zeigen in zum Teil schematischer Dar= stellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei der Übersichtlichkeit wegen nur die zur Messung der senkrechten Abweichung der Trefferlage er= forderlichen Sensoren dargestellt sind.

Figur 1 zeigt einen Baukörper 1, der den vorderen Rahmen 2 und den hinteren Rahmen 3 umfaßt. In der Mitte des vorderen Rahmens 2 liegt der Punkt 6,an dem das Geschoß die Ebene des vorderen Rahmens bei exakter Trefferlage mit einer Flugbahn senkrecht zu dieser Ebene durchstoßen müßte. Die Sensoren sind auf dem vorderen Rahmen 2 mit So¹ und Su¹ bezeichnet, auf dem hinteren Rahmen 3 mit So und Su. Der senkrechte Abstand zwischen oberer und unterer Seite jedes Rahmens und damit zwischen den Sensoren des Paares So¹ und Su¹ sowie So und Su ist mit S, der waagerechte Abstand zwischen den Rahmen und damit zwischen den Sensoren des Paares So und So¹ sowie Su und.Su¹ ist mit b bezeichnet.

Für die senkrechte Abweichung der Bahn des Geschosses von der auf der Ebene im Punkt 6 senkrechten Graden 7 werden folgende Zeitdifferenzen in an sich bekannter Weise und vorzugsweise digital gemessen, wie in Verbindung mit Figur 2 zu erkennen:

Die Zeitdifferenz At vom Auf treffen der Kopfwelle 5 auf den Sensor So der oberen Seite des hinteren Rahmens bis zum Auftreffen der Kopfwelle 5 auf den Sensor Su der unteren Seite des hinteren Rahmens 3 (oder umgekehrt),

2. Die Zeitdifferenz&t_Q vom Auftreffen der Kopfwelle 5 auf den Sensor So¹ der oberen Seite des vorderen Rahmens 2 bis zum Auftreffen der Kopfwelle 5 auf den Sensor So der oberen Seite des hinteren Rahmens 3.

3. Die entsprechende Zeitdifferenz £xt für die unteren Seiten der Rahmen.

Die Abweichung ix s des Geschoßdurchtrittspunktes vom

»y
Mittelpunkt des hinteren Rahmens 3 in senkrechter Richtung

ergibt sich dann aus der Formel:
ν : £±t_s - S siny

Δ s_y = c

cosy Vi- φ^:

Darin bedeutet :

c = die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Kopfwelle in Luft ν = die Geschoßgeschwindigkeit

b = der Abstand der Rahmen 2 und 3 senkrecht zu ihren Ebenen S = der Abstand zwischen der oberen und der unteren Seite des Rahmens, also die lichte Weite des Rahmens.

U = der Winkel zwischen der Geschoßbahn und der Senkrechten auf die Treffbildebene.

Die Geschoßgeschwindigkeit ν ergibt sich aus: 2 . b . cos Y>

wobei cos ψ = 1 gesetzt werden kann, da der Winkel praktisch stets unter 5° bleibt.

Der Winkel </ ergibt sich dann aus :

/ Ϊ ' 2 2vt

Ist die Flugbahn genau senkrecht zur Rahmenebene, ψ also = 0, ergibt sich Ui s_{y &ls}.

0,5 . c .

~ V

wie bereits bekannt.

In gleicher Weise werden die Zeitdifferenzen für die horizontale Richtung gemessen und ausgewertet, wobei sich Δs als Abweichung vom Mittelpunkt in waagerechter Richtung ergibt.

Eine Verbesserung der Meßergebnisse erfolgt, wenn jede Seite der beiden Rahmen mit mehreren Sensoren bestückt ist, welche direkt oder über Verstärker parallel oder in Serie geschaltet sind.

Bei der Auswertung werden mit Vorteil Trefferlage, Ge= schwindigkeit und Auftreffwinkel von einer EDV - Anlage berechnet. Dabei kann die Schallgeschwindigkeit ebenso wie die Windgeschwindigkeit und -richtung in den Rechner eirgegeben ■ werden. Die Schallgeschwindigkeit kann in an sich bekannter Weise in der Meßstrecke gemessen werden. Auch Windgeschwindigkeit und -richtung werden in an sich bekannter Weise ermittelt und gemessen.

Claims

PRELLO 3»9.Pa<aV«we)lMm PATENTANSPRÜCHE

1.) Anordnung zur Ermittlung der Trefferlage und/o-der der Geschwindigkeit und/oder des Auftreffwinkels von mit Überschallgeschwindigkeit auf ein Ziel treffenden Geschossen mit Hilfe von mehreren akustischen Sensoren, die an dem Ziel angeordnet sind und beim Auftreffen der Kopfwelle eines Geschosses elektrische Signale abgeben, die einem Rechner zugeführt werden, der nach der zeitlichen Reihen= folge und dem zeitlichen Abstand,in dem die Signale von den einzelnen Sensoren abgegeben werden, die Ablage des Geschosses vom Zielpunkt errechnet.

dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensoren (So, So', Su, Su¹) in zwei zueinander und zur Zielfläche parallelen Ebenen angeordnet sind und auf jeder der beiden Ebenen so verteilt sind, daß sie die zu erwartenden Flugbahnen der Geschosse umgreifen.

2.) Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Sensoren (So, So¹, Su, Su¹) in jeder der beiden Ebenen auf einem die Flugbahnen umgreifenden Rahmen (2, 3) angeordnet sind.

3.) Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Rahmen (2, 3) zu einem Baukörper (1) vereinigt sind.

4.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rahmen (2, 3) oder der Baukörper (1) rechteckig und auf jeder Seite mit Sensoren bestückt sind.

5.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß an in vorgegebenen Abständen entlang der Flugbahn des Geschosses angeordneten Meßpunkten an jedem Meßpunkt Sensoren in zwei Ebenen angeordnet sind, wobei die Ebenen mindestens annähernd senkrecht zur Flugbahn liegen und die Sensoren die Flugbahn umgreifen.

6.) Anordnung nach Anspruch £ oder einem der folgenden,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Seite der beiden Rahmen (2, 3) mit mehreren Sensoren bestückt ist, welche direkt oder über Verstär= ker parallel oder in Serie geschaltet sind.

7.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Berechnung von Trefferlage, Geschwindigkeit und Auftreffwinkel mit einer EDV - Anlage erfolgt.

8.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schallgeschwindigkeit c in der Meßstrecke in an sich bekannter Weise gemessen und in den Rechner eingegeben wird.

9.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß Windgeschwindigkeit und - richtung in an sich be= kannter Weise ermittelt, gemessen und in den Rechner eingegeben werden.