DE3603540A1 - Einrichtung zur stereoakustischen trefferablagemessung von geschossen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur stereo­ akustischen Trefferablagemessung von mit Überschall­ geschwindigkeit fliegenden Geschossen in einer vorgegebenen bodenseitigen oder luftseitigen Zielfläche, mit der die örtlichen und zeitlichen Flugbahndaten bestimmbar sind.

Wie bereits im Hauptpatent zum Stande der Technik erläutert, ist es zur Trefferablagemessung von Geschossen bekannt, abstandsabhängige Veränderungen der Stoßwelle eines mit Überschallgeschwindigkeit fliegenden Geschosses auszunutzen und/oder in einer Rahmengeometrie um die Zielfläche herum angeordnete Mikrophone zu verwenden, die die Eintreffzeiten der N-Wellenfronten ermitteln und aus den Differenzen dieser Zeiten die Bestimmung der Trefferablage ermöglichen.

Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit und zur Beseitigung der mechanischen und betrieblichen Nachteile solcher Mikrophonrahmenanordnungen schlägt das Hauptpatent eine Einrichtung vor, die gekennzeichnet ist durch eine Zielfläche, eine unterhalb derselben in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Zielfläche und symmetrisch zur vertikalen Achse der Zielfläche befindliche Anordnung aus wenigstens drei Mikrophonen und einer vor der Mikrophonanordnung befindlichen Vorrichtung zum Schutze derselben vor Beschuß durch anfliegende Geschosse.

Diesem Vorschlag lag die Erkenntnis zugrunde, daß ein Geschoss 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 Nullzeitreferenz in bestimmter Weise mit den Geschoß­ bahndaten zusammenhängen, insbesondere aber mit der Bahngeschwindigkeit, der Bahnrichtung und dem Ort sowie dem Zeitpunkt des Durchstoßes des Geschosses durch eine vorgegebene Zielfläche, so daß aufgrund dieses Zusammen­ hangs die rechnerische Bestimmung der Flugbahndaten aus den Mikrophonzeiten möglich gemacht wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Anordnung der Mikrophone unterhalb der Zielfläche optimiert werden sollte, um Meßfehler auszuschließen, die auftreten können, wenn aufgrund gegebener Umstände, beispielsweise der Gelände­ verhältnisse, die Aufrechterhaltung konstanter Anordnungs­ bedingungen zumindest für die Zeitspanne der Messung fraglich ist, also nicht garantiert werden kann, so daß dann in recht aufwendiger Weise jeweils von neuem eine Veränderung der Positionierung der Mikrophone erforder­ lich ist, um die auftretenden Meßfehler nicht so groß werden zu lassen, daß die Meßergebnisse unbrauchbar werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Meßeinrichtung gemäß Hauptpatent in dieser Hinsicht zu verbessern und vor allem universell einsatzbar zu machen, wobei insbesondere auch eine schnelle Aufstellung und Justierung der Meßvorrichtung sowie deren Ortsbeweglich­ keit gegeben sein soll und auch eine leichte Transportier­ barkeit erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht somit vor, die Mikrophone auf einem zur Zielfläche beweglichen und in bezug auf die Zielfläche justierbaren Bezugssystem anzuordnen, das sich leicht auf- und abbauen lässt, jedoch im aufgebauten Zustand so stabilisiert ist, daß nicht nur die Mikrophone ihre gegenseitigen Abstände einhalten, sondern auch ein bestimmtes Abstands- und Winkelverhältnis zwischen dem Zielmittelpunkt und dem Bezugspunkt der Sensorebene, also des die Mikrophone tragenden plattenförmigen Körpers bestehen bleibt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungs­ vorschlags sind der verstellbare plattenförmige Körper und der bodenseitige Körper durch ein Scharniergelenk miteinander verbunden, das eine Verschwenkung des plattenförmigen Körpers um die Scharniergelenkachse in beliebigen Winkeln zur Aufstellung des plattenförmigen Körpers ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung lässt sich der bodenseitige Körper ebenfalls als Platte ausbilden und mit einer Nivelliereinrichtung zu seiner exakten horizontalen Ausrichtung in bezug auf die Bodenfläche versehen.

Um den plattenförmigen Körper und den bodenseitigen Körper in eine bestimmte Bezugslage zueinander zu bringen, in der beide Körper einen gewünschten Winkel einschließen, läßt sich eine Stützvorrichtung vorsehen, durch die der plattenförmige Körper auf dem bodenseitigen Körper abge­ stützt wird.

Desweiteren läßt sich die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ihren Abmessungen und ihrem Gewicht nach so bauen, daß sie tragbar ist und damit ohne weiteres an den gewünschten Meßplatz gebracht werden kann, um dort aufgestellt zu werden.

Um die Abstände der Mikrophone jeder der beiden parallelen Reihen konstant zu halten, bestehen die plattenförmigen Körper zweckmäßigerweise aus einem Material, das einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, einen hohen E-Modul und eine hohe Biegesteifigkeit. Ein solches Material ist beispielsweise glasfaserverstärktes Epoxydharz.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt in schematischer Anordnung und perspektivischer Darstellung die Meßein­ richtung zur stereoakustischen Trefferablagemessung von Geschossen, bezogen auf eine Zielfläche.

Die Meßeinrichtung 1 besteht aus einem festen, boden­ seitigen, plattenförmigen Körper 3, der auf einer in etwa waagrechten Bodenfläche 6 angeordnet ist, und einem an ihm durch ein Scharniergelenk 17 gelenkig befestigten plattenförmigen Körper 2, auf dessen Ober­ fläche 16 zwei parallele Reihen Mikrophone 7, 8, 9; 10, 11, 12 angeordnet sind, die in jeder Reihe gleiche Abstände voneinander aufweisen und deren Membranen in ein und derselben Ebene liegen.

Die beiden plattenförmigen Körper 2 und 3 bilden Recht­ ecke, deren Außenseite 1,1 m × 0,5 m lang sind. Der platten­ förmige Körper 2 ist durch eine Stützvorrichtung 5 auf dem bodenseitigen Körper 3 abgestützt, und zwar unter einem Winkel ϕ, dessen Größe so wählbar ist, daß die Sensorebene, also die Ebene, in der sich die Mikrophonmembranen auf bzw. in der Oberfläche 16 be­ finden, in bezug auf den Schalleinfall über den Obser­ vationswinkel optimal zur Zielfläche 13 eingestellt werden kann.

Im bodenseitigen Körper 3 befindet sich eine Nivellier­ einrichtung 4, die eine exakte waagrechte Ausrichtung der Bodenplatte und damit auch des plattenförmigen Körpers 2 ermöglicht.

Der Zielmittelpunkt 14 steht zum Bezugspunkt 15 der Sensorebene in einer durch die eingezeichneten Koordinaten X₀; Y₀; Z₀ eines rechtwinkligen, kartesischen Koordinaten­ systems festgelegten bzw. festlegbaren Beziehung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand der Mikrophone untereinander in jeder der beiden parallelen Reihen 50 cm, wobei die Reihen selbst im Abstand von 35 cm voneinander getrennt sind. Die beiden platten­ förmigen Körper 2, 3 sind aus glasfaserverstärktem Epoxydharz hergestellt, das einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Sie sind in hohem Maße biegesteif, so daß Sicherheit dafür gegeben ist, daß sich der Abstand der Mikrophone unter den normalerweise herrschenden Außentemperaturbedingungen nicht ändert und damit das Meßergebnis nicht verfälscht wird.

Jedes Mikrophon 7, 8, 9, 10, 11, 12 ist in einer nicht dargestellten Halterung befestigt, durch die es mit seiner Membran exakt in eine gewünschte Lage einstellbar ist. Diese Halterungen sind ihrerseits bei einer hier nicht darge­ stellten Ausführungsform auf einem gestellartigen Rahmen aus glasfaser- oder kohlefaserverstärktem Epoxydharzkörpern befestigt, auf den zur Bildung des plattenförmigen Körpers 2 beidseitig biegesteife Platten aufgeschraubt sind, die den Rahmen verkleiden.

Die Mikrophonmembranen sind für die Schallwellen dadurch zugänglich, daß in der die Oberfläche 16 enthaltenden vorderen Platte entsprechende Öffnungen vorhanden sind, die die Mikrophone freigeben.

Claims (13)

1. Einrichtung zur stereoakustischen Trefferablagemessung von mit Überschallgeschwindigkeit fliegenden Geschossen in einer vorgegebenen bodenseitigen oder luftseitigen Zielfläche, mit der die örtlichen und zeitlichen Flug­ bahndaten bestimmbar sind (nach Patent . . . Patentanmeldung P 35 28 075.1), dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Mikrophone (7, 8, 9, 10, 11, 12) abseits der Zielfläche (13), mit denen beim Passieren der Stoßwellenfronten der Geschosswellen Mikrophonsignale erzeugbar sind, deren steile Impulsflanken präzis meßbare Zeitpunkte liefern, aus denen die Flugbahndaten des Geschosses in an sich bekannter Weise errechnet werden, in der ebenen Oberfläche (16) eines plattenförmigen Körpers (2) angeordnet sind, der mit einem auf einer Bodenfläche (6) aufstellbaren und nivellierbaren bodenseitigen Körper (3) eine Verbindung (17) aufweist, durch die die Oberfläche (16) des plattenförmigen Körpers (2) verstellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der verstellbare platten­ förmige Körper (2) und der bodenseitige Körper (3) durch ein Scharniergelenk (17) miteinander verbunden sind, das eine Verschwenkung des plattenförmigen Körpers (2) um die Scharniergelenkachse in beliebigen Winkeln (ϕ) zur Aufstellung des plattenförmigen Körpers (2) ermöglicht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bodenseitige Körper (3) ebenfalls Plattenform besitzt und eine Nivellier­ einrichtung (4) zur exakten horizontalen Ausrichtung des bodenseitigen Körpers (3) in bezug auf die Boden­ fläche (6) aufweist, auf der er angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem platten­ förmigen Körper (2) und dem bodenseitigen Körper (3) eine Stützvorrichtung (5) angeordnet ist, durch die der plattenförmige Körper (2) auf dem bodenseitigen Körper (3) unter wählbaren Anstellwinkeln (ϕ) abgestützt ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophone (7, 8, 9, 10, 11, 12) in bzw. auf der Oberfläche (16) des platten­ förmigen Körpers (2) zu sechst in zwei parallelen Reihen zu je drei äquidistanten Mikrophonen angeordnet sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mikrophon (7, 8, 9, 10, 11, 12) in einer Halterung befestigt ist, durch die es mit seiner Membran exakt in eine gewünschte Lage einstell­ bar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden platten­ förmigen Körper (2, 3) mit den an ihnen angebrachten Mikrophonen eine ortsbewegliche, tragbare Einheit bilden.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Körper (2, 3) aus einem Material bestehen, das einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Material ein faserver­ stärkter Verbundwerkstoff ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Material glasfaserver­ stärktes Epoxydharz ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Körper (2) rechteckförmig ausgebildet ist mit einer Kantenlänge von 1,1 m × 0,5 m und daß der gegen­ seitige Abstand der Mikrophone in jeder Reihe 50 cm und der Abstand der beiden parallelen Mikrophonreihen 35 cm beträgt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Körper (2) aus einem mit Sprossen versehenen, gestellartigen Rahmen mit beidseitig aufgesetzten und mit dem Rahmen fest ver­ bundenen, biegesteifen Platten besteht, die den Rahmen verkleiden.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrophone (7, 8, 9, 10, 11, 12) in ihren Halterungen auf dem Rahmen befestigt sind und die die Oberfläche (16) bildende Platte mit Öffnungen versehen ist, durch die die Mikrophone sichtbar sind.