DE3702428A1 - Verfahren und vorrichtung zum messtechnischen erfassen eines projektils oder teilen hiervon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum meßtech­ nischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon im Zielbereich.

In der ballistischen Meßtechnik sind verschiedene Methoden bekannt, um verschiedene interessierende Größen in bezug auf ein im Zielbereich auftref­ fendes Projektil oder Teilen hiervon zu bestimmen. Optische Meßmethoden sind wetter- und tageszeitabhängig sowie aufwendig. Bei induktiven Meßmethoden wird eine Magnetisierung des Projektils vorausgesetzt, was jedoch aus verschieden­ sten Gründen nicht immer möglich ist, z.B. weil das Material nicht magneti­ sierbar ist (Hartkerngeschosse o.dgl.). Insbesondere werden bei durch Spren­ gung erzeugten Projektilen keine oder nur sehr unbefriedigende Ergebnisse er­ halten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon im Zielbereich zu schaffen, die einfach arbeiten, vielseitig verwendbar sind und die Verwendung einfacher und billiger Sensoren ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem die elektrische Ladung, die dem Projektil oder dessen Teilen durch Luftreibung und/oder die bei Zündung oder Sprengung erzeugte Gaswolke erteilt wird, über wenigstens einen im Zielbereich angeordneten, flächigen, elektrisch leitfähigen, als Kondensator wirkenden Sensor beim Auftreffen des Projektils oder dessen Teilen erfaßt und zu wenigstens einem Signal verarbeitet wird.

Hierbei wird ausgenutzt, daß ein Projektil auf seinem Weg zum Ziel in­ folge von Luftreibung eine elektrische Ladung erhält. Diese wird beim Auf­ treffen auf den Sensor abgegeben und in einen Strom- oder Spannungsimpuls um­ gewandelt, der für Meß- und Steuerzwecke genutzt werden kann. So kann das er­ haltene Signal zur Flugzeitmessung des Projektils verwendet werden, indem die Zeit zwischen Abschuß und Auftreten des Signals gemessen wird. Ohne diese Zeitmessung erhält man eine einfache Trefferanzeige. Außerdem können mit dem Signal andere Meßeinrichtungen, z.B. Zielröntgeneinrichtungen ausgelöst wer­ den. Da der Signalpegel Rückschlüsse auf das Kaliber und die Entfernung zwi­ schen Waffe und Ziel zuläßt, ist es auch möglich über das erzeugte Signal eine aktive Panzerung elektrisch zu zünden, und zwar als Gegenmaßnahme gegen das Projektil, bevor dieses in die Panzerung eindringt. Durch die unverzügliche Zündung der aktiven Panzerung und durch geeignete Positionierung des Zünders kann eine maximale Abwehrwirkung erzielt werden. Auf diese Weise läßt sich durch die aktive Panzerung auch ein wirksamer Schutz gegen Hohlladungsge­ schosse erzielen.

Auch läßt sich die Geschwindigkeit des Projektils oder von dessen Teilen durch Verwendung von zwei hintereinander angeordneten Sensoren bestimmen, die von dem Projektil oder dessen Teilen durchschlagen werden.

Auch die Splitter von Sprenggeschossen oder dergleichen werden durch die Gaswolke des Sprengstoffes elektrisch aufgeladen und können dementsprechend vermessen werden, wodurch eine zeitliche und räumliche Auflösung der Split­ terwolke vorgenommen werden kann.

Die Zeitdifferenz zwischen dem Aufschlag eines Geschosses und der end­ gültigen Zerstörung eines Panzers ist - elektrisch gesehen - sehr lang. ln der Zwischenzeit kann per Funk eine elektrische Zerstörungsmeldung an die Ein­ satzleitung weitergegeben werden.

Das Verfahren kann mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, die wenigstens einen flächigen, elektrisch leitfähigen, eine isolierte Kondens­ atorplatte bildenden Sensor im Zielbereich umfaßt, der mit einem impulserzeu­ genden Ladungs-/Spannungs- oder Stromwandler verbunden ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils.

Fig. 2 zeigt einen Ladungs-/Spannungswandler für die Vorrichtung von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein von dem Ladungs-/Spannungswandler von Fig. 2 erzeugtes Signal.

Fig. 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausführungsformen einer Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen flächigen, elek­ trisch leitfähigen Sensor 1, der elektrisch isoliert gegenüber einer Panzerung oder Erde 2 angeordnet ist.

Der Sensor 1 ist ein Metallfolienabschnitt, insbesondere ein Aluminium­ folienabschnitt, ein Stahlblech, eine erste Platte einer mehrschichtigen Pan­ zerung oder dergleichen und bildet mit dem Bezugspunkt (Erde oder Panzerung 2) einen elektrischen Kondensator. Berührt die Spitze eines Geschosses 3 (oder eines Splitters eines Geschosses 3) den Sensor 1, wird der aus Sensor 1 und Bezugspunkt 2 gebildete elektrische Kondensator aufgeladen.

Der Sensor 1 ist mit einem Ladungs-/Spannungswandler 4 verbunden, der beim Auftreffen des Geschosses 3 auf den Sensor 1 ein Spannungssignal in Form eines Nadelimpulses mit extrem steilem Anstieg bis zu einer Maximalspannung U _max und exponentiellem Abfall, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, erzeugt. Der Ladungs-/Spannungswandler 4 umfaßt einen Kondensator 5, der die elektrische Ladung vom Sensor 1 abnimmt und über einen Widerstand 6 in wenigen Mikrose­ kunden wieder entladen wird, so daß sich der Nadelimpuls von Fig. 3 ergibt. Dieses Signal wird auf einen Transientenrecorder 7 gegeben, über den die Aus­ wertung des Signals visuell und gegebenenfalls über einen angeschlossenen Rechner numerisch erfolgt. Zur optimalen Übertragung zwischen dem Ladungs-/ Spannungswandler 4 und dem Transientenrecorder 7 können ein Filter 8 und eine Rauschsperre 9 vorgesehen sein, um den Signal/Störspannungsabstand zu erhöhen. Außerdem kann ein Leitungstreiber 10 das Signal verstärken und für eine opti­ male Anpassung an eine Übertragungsleitung 11 sorgen. Die Anpassung der Über­ tragungsleitung 11 an den Transientenrecorder 9 erfolgt mit einem Leitungs­ empfänger 12.

Auf diese Weise können nicht nur Geschosse 3, sondern beispielsweise auch Splitter von Sprenggeschossen und Mörsern meßtechnisch erfaßt werden, die durch die Gaswolke des Sprengstoffes elektrisch aufgeladen werden. Die elek­ trische Ladung der Splitter liegt in der Nähe des Sprengpunktes im Bereich von etwa 1 bis 100 nAs und reicht aus, um eine meßbare Spannung zu erzeugen.

Bei entsprechender Größe des Sensors 1 und entsprechender zeitlicher Auflösung durch den Transientenrecorder 7 lassen sich auch schnell aufeinan­ derfolgende Splitter erfassen.

Jedoch läßt sich nicht nur die zeitliche Auflösung schnell aufeinander­ folgender Splitter vornehmen, sondern auch die räumliche Aufteilung der Splitterwolke feststellen. Hierzu kann man ein Sensorenfeld 13, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, verwenden. Hierbei sind auf einem flächigen Träger 14 meh­ rere Sensoren 1 neben- und untereinander angeordnet. Jeder Sensor 1 ist mit einem Ladungs-/Spannungswandler 4 elektrisch verbunden. Die hiervon erzeugten Signale können analog mit der dazugehörigen Nummer des jeweiligen Sensors 1 (Sektornummer) codiert etwa über einen Multiplexer 15 übertragen werden, was über zwei Leitungen zum Aufzeichnen in zwei Kanälen des Transientenrecorders 7 vorgenommen werden kann. Das erhaltene Signalgemisch kann dann mittels eines Rechners zur Erstellung eines dreidimensionalen Modells der Splitterwolke aufbereitet werden. Je größer die Anzahl der Sensoren 1 bei gleicher Gesamt­ fläche ist, desto größer ist die räumliche Auflösung.

Falls man Messungen an Splittern vornehmen will, die entstehen, wenn ein Geschoß eine Panzerplatte durchdringt, so muß den Splittern eine elektrische Ladung aufgezwungen werden, was mittels einer an die Panzerplatte angelegten Hochspannungsquelle vorgenommen werden kann.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung zeigt einen Träger 14, der beid­ seitig eine Vielzahl einander entsprechender Sensoren 1 trägt. Beim Auftreffen eines Splitters oder Geschosses 3 auf den in Flugrichtung ersten Sensor 1 wird die elektrische Ladung des Splitters oder Geschosses 3 an den entsprechenden Sensor 1 abgegeben und ein entsprechender Spannungsimpuls durch den Ladungs-/ Spannungswandler 4 erzeugt. Der Splitter oder das Geschoß 3 durchdringen den Träger 14 und schließen infolgedessen die beiden hintereinander angeordneten Sensoren 1 kurz, was durch eine Kurzschlußerfassungseinrichtung 16 festge­ stellt wird. Die zeitliche Differenz zwischen den Signalen des Ladungs-/Span­ nungswandlers 4 und der Kurzschlußerfassungseinrichtung 16 wird in einer Meß­ einrichtung 17 ausgewertet und bildet, da der Abstand zwischen den beiden hintereinander angeordneten Sensoren 1 bekannt ist, ein Maß für die Geschwin­ digkeit des Splitters oder Projektils 3.

Der Träger 14 ist vorzugsweise folienartig, beispielsweise ein- oder zweiseitig klebendes Papier oder Pappe. Der Träger 14 beeinträchtigt dann die Geschwindigkeit des Splitters oder Geschosses praktisch nicht. Außerdem ist ein Sensor 1 bestehend aus Aluminiumfolienabschnitten, die auf einen derarti­ gen folienartigen Träger 14 aufgeklebt sind, billig in der Herstellung und leicht ersetzbar.

Bei Zündung eines Sprenggeschosses in vorgegebenem Abstand zu den Sen­ soren 1 und in vorgegebenem Zeitpunkt reicht zur Geschwindigkeitsbestimmung der Splitter der durch die Sprengung erhaltenen Splitterwolke die Erfassung des Zeitpunktes des Kurzschlusses, um die Geschwindigkeit der einzelnen Splitter zu bestimmen.

Claims (15)

1. Verfahren zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon im Zielbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ladung, die dem Projektil oder dessen Teilen durch Luftreibung und/oder eine bei Zün­ dung oder Sprengung erzeugte Gaswolke erteilt oder aufgezwungen wird, über we­ nigstens einen im Zielbereich angeordneten, flächigen, elektrisch leitfähigen, als Kondensator wirkenden Sensor beim Auftreffen des Projektils oder von des­ sen Teilen erfaßt und zu wenigstens einem Signal verarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Signal zur Flugzeitmessung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Signal zur Auslösung weiterer Meßeinrichtungen verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Signal zur Zündung einer aktiven Panzerung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei hintereinander angeordnete Sensoren verwendet werden und eine Geschwindigkeitsbestimmung des Projektils oder von dessen Teilen über eine Messung des Kurzschlusses zwischen den beiden hintereinander befindlichen Sensoren vorgenommen wird.

6. Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon im Zielbereich zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zielbereich wenigstens ein flä­ chiger, elektrisch leitfähiger, eine isolierte Kondensatorplatte bildender Sensor (1) angeordnet ist, der mit einem Ladungs-/Spannungs- oder Stromwandler (4) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) einen Metallfolienabschnitt, insbesondere einen Aluminiumfolienabschnitt, umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) einen nicht leitenden, flächigen, insbesondere folienartigen Träger (14) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (1) auf einem gemeinsamen Träger (14) aufgebracht sind, die jeweils mit einem Ladungs-/Spannungs- oder Stromwandler (4) gekoppelt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens zwei Sensoren (1) mit Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei eine Meßeinrichtung (17) für die Zeit zwischen einem vorbestimmten Zeitpunkt und dem Erreichen des zweiten der hintereinander angeordneten Sen­ soren (1) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1) in geringem Abstand hintereinander angeordnet sind, wobei beide Sensoren (1) mit einer Kurzschlußerfassungseinrichtung (16) gekoppelt sind, deren Signal von der Meßeinrichtung (17) verarbeitet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1) auf zwei Seiten eines gemeinsamen, folienartigen, nicht leitenden Trägers (14) aufgebracht sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) aus einer Metallplatte, insbesondere der ersten Platte einer mehrschich­ tigen Panzerung, die gegenüber Erde oder der Panzerung isoliert angebracht ist, besteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ladungs-/Spannungswandler (4) ein RC-Glied (5, 6) umfaßt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ladungs-/Spannungs- oder Stromwandler (4) mit einem Transienten­ recorder (7) gekoppelt ist.