DE3528075A1 - Verfahren und einrichtung zur stereoakustischen trefferablagemessung von geschossen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stereoakusti­ schen Trefferablagemessung von mit Oberschallgeschwindig­ keit fliegenden Geschossen in einer vorgegebenen boden­ seitigen oder luftseitigen Zielfläche, bei dem die ört­ lichen und zeitlichen Flugbahndaten bestimmt werden, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der Trefferablagemessung von Geschossen sind Verfahren bekannt, die sich auf abstandsabhängige Veränderungen der Stoßwelle eines mit Überschallgeschwindigkeit fliegen­ den Geschosses stützen, insbesondere auf die Abhängigkeit der Schalldruckspitzenamplitude und der Impulsdauer der N-Welle des Geschosses. Es sind aber auch Verfahren be­ kannt, bei denen in einer Rahmengeometrie um die Zielfläche herum Mikrophone angeordnet werden, die die Eintreffzeiten der N-Wellenfronten ermitteln und aus den Differenzen die­ ser Zeiten die Bestimmung der Trefferanlage ermöglichen.

Die Meßgenauigkeit läßt jedoch bei den auf abstandsabhängi­ gen Stoßwellenmerkmalen beruhenden Meßverfahren zu wün­ schen übrig, woraus sich die Erfindungsaufgabe ergibt, das Trefferablagemeßverfahren der genannten Art so weiter­ zubilden, daß diese Genauigkeitsprobleme vermieden werden und daß darüber hinaus auch die mechanischen und betrieb­ lichen Nachteile von Mikrophonrahmenanordnungen zur Er­ mittlung der Trefferablage aus Laufzeitdifferenzen, ins­ besondere was den mechanischen Aufwand und die Zerstörung durch den zu vermessenden Beschuß anbelangt, beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein Ge­ schoß beim Vorbeiflug an einer Gruppe fest positionierter Mikrophone infolge des Durchgangs der Stoßwellenfronten Mikrophonsignale auslöst, die steile Impulsflanken zu präzise meßbaren Zeitpunkten enthalten, und daß die an den Mikrophonen gemessenen Flankenzeiten, bezogen auf ein beliebig gewähltes Mikrophon dieser Gruppe als Null­ zeitreferenz, in bestimmter Weise mit den Geschoßbahn­ daten zusammenhängen, insbesondere aber mit der Bahnge­ schwindigkeit, der Bahnrichtung und dem Ort sowie Zeit­ punkt des Durchstoßes des Geschosses durch eine vorge­ gebene Zielebene bzw. -fläche. Aufgrund dieses Zusammen­ hangs wird die rechnerische Bestimmung der Flugbahndaten aus dem Mikrophonzeiten ermöglicht. Diese Tatsache gilt an sich für beliebige Mikrophonanordnungen, wobei je­ doch zur Bestimmung der Trefferlage in der Zielebene, d. h. zur Bestimmung von zwei Daten der Treffer, bezogen auf ein X- und Y-Koordinatensystem, wenigstens zwei Mikrophone sowie ein drittes Mikrophon als Referenz­ mikrophon benötigt werden.

Für eine einfache und vollständige Messung hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung bewährt, bei der eine Anord­ nung von sechs Mikrophonen in zwei Reihen, inbesondere parallelen Reihen, zu je drei Mikrophonen Verwendung fin­ det, die gleichen Abstand voneinander aufweisen und in einer Ebene senkrecht zur Zielebene, jedoch zugleich außerhalb der Zielfläche angeordnet sind. Eine solche Gruppe von Mikrophonen hat demnach die Anordnungsgeometrie eines "Würfel-6er"-Musters.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Einrichtung mit einer Zielfläche, einer unterhalb derselben in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Ziel­ fläche und symmetrisch zur vertikalen Achse der Zielfläche befindlichen Anordnung aus wenigstens drei Mikrophonen und mit einer vor der Mikrophonanordnung befindlichen Vorrichtung zum Schutze der Mikrophonanordnung vor Beschuß durch anfliegende Geschosse. Diese letztgenannte Vorrich­ tung hat sich beispielsweise als Erdwall bewährt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, das in schematischer Darstellung die in einem Gelände aufgebaute Zielfläche mit einem anfliegenden Geschoß zeigt und somit zur Demon­ stration der Trefferablagemessung an Bodenzielen dient, näher erläutert.

Eine Gruppe von sechs Mikrophonen 1, 2, 3, 4, 5, 6 ist in zwei zur horizontalen Achse der Zielfläche 7 parallelen Reihen im geometrischen "Würfel-6er"-Muster hinter einem Erdwall 8 angeordnet, der als Schutz dieser Mikrophone vor Beschuß durch Geschosse 10 dient, um die Mikrophone nicht zu zerstören. Die Ebene der Mikrophonanordnung steht senkrecht auf der Zielebene bzw. Zielfläche 7. Außerdem ist die Mikrophonanordnung symmetrisch zur vertikalen Achse der Zielfläche aufgebaut. Die gesuchten Geschoßbahn­ daten lassen sich durch Messung und Rechnung über bekannte algebraische Gleichungssysteme aus denjenigen gemessenen Zeitpunkten ermitteln, zu denen die Stoßwellen 9 des Ge­ schoßknalles die Mikrophone 1 bis 6 passieren, so daß sich mit diesem Verfahren nicht nur die gewünschten Ge­ schoßflugbahndaten, sondern auch die Trefferablagekoordi­ naten X und Y bestimmen lassen.

Das im Obigen beschriebene Verfahren zur Trefferablage­ messung an Bodenzielen läßt sich unabhängig davon ein­ setzen ob das Geschoß vom Boden oder aus der Luft abge­ feuert wird.

Claims (10)

1. Verfahren zur stereoakustischen Trefferablagemessung von mit Oberschallgeschwindigkeit fliegenden Geschossen in einer vorgegebenen bodenseitigen oder luftseitigen Zielfläche, bei dem die örtlichen und zeitlichen Flugbahndaten bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mikrophone abseits der Zielfläche in einer beschußsicheren räumlichen Beziehung zu dieser angeordnet werden, mit denen beim Passieren der Stoßwellenfronten der Geschoßwellen Mikro­ phonsignale erzeugt werden, deren steile Impulsflanken präzis meßbare Zeitpunkte liefern, aus denen die Flugbahndaten des Geschosses in an sich bekannter Weise errechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens drei Mikrophone verwendet werden, von denen eines als Referenzmikrophon dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sechs Mikrophone in zwei parallelen Reihen zu je drei äquidistanten Mikrophonen in einer Ebene senkrecht zur Zielebene angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Mikrophonreihen außer­ halb der Zielfläche angeordnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Mikrophonreihen symmetrisch zur vertikalen Achse der Zielfläche angeord­ net werden.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Zielfläche (7), eine unterhalb derselben in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Zielfläche und symmetrisch zur vertikalen Achse der Zielfläche befind­ liche Anordnung aus wenigstens drei Mikrophonen und einer vor der Mikrophonanordnung befindlichen Vorrichtung (8) zum Schutze derselben vor Beschuß durch anfliegende Ge­ schosse (10).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrophonanordnung aus sechs Mikrophonen (1, 2, 3, 4, 5, 6) besteht, die zwei­ reihig und mit äquidistanten Positionen innerhalb jeder Reihe angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Reihen paral­ lel zueinander verlaufen.

9. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Reihen in Beschußrichtung hinter der Zielfläche (7) liegt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schutz­ vorrichtung (8) ein Erdwall ist.