DE3702429A1 - Verfahren und vorrichtung zum messtechnischen erfassen eines projektils oder teilen hiervon - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum messtechnischen erfassen eines projektils oder teilen hiervonInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum meßtech
nischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon während des Flugs ge
gebenenfalls bis in den Zielbereich.
In der ballistischen Meßtechnik sind verschiedene Methoden bekannt, um
verschiedene interessierende Größen in bezug auf ein Projektil oder Teilen
hiervon zu bestimmen. Optische Meßmethoden sind wetter- und tageszeitabhängig
sowie aufwendig. Bei induktiven Meßmethoden wird eine Magnetisierung des Pro
jektils vorausgesetzt, was jedoch aus verschiedensten Gründen nicht immer
möglich ist, z. B. weil das Material nicht magnetisierbar ist (Hartkernge
schosse o. dgl.). Insbesondere werden bei durch Sprengung erzeugten Projektilen
keine oder nur sehr unbefriedigende Ergebnisse erhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor
richtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon 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 induktiv arbeitenden Sensor erfaßt und der Nulldurchgang des erhaltenen
Signals ausgewertet wird.
Hierbei wird ausgenutzt, daß ein Projektil auf seinem Weg zum Ziel in
folge von Luftreibung eine elektrische Ladung erhält. Diese induziert beim
Vorbeiflug an dem Sensor oder beim Hindurchflug durch den Sensor infolge des
von einer bewegten Ladung erzeugten Magnetfeldes in der Induktionsspule des
Sensors eine Spannung in Form eines einen Nulldurchgang aufweisenden Signals.
Dieses kann zur Flugzeitmessung des Projektils verwendet werden, indem die
Zeit zwischen Abschuß und Auftreten des Nulldurchgangs gemessen wird, wodurch
sich dessen Geschwindigkeit ermitteln läßt. Außerdem können mit dem Signal
andere Meßeinrichtungen, z. B. Zielröntgeneinrichtungen ausgelöst werden.
Auch läßt sich die Geschwindigkeit des Projektils oder von dessen Teilen
durch Verwendung von zwei oder mehr entlang der Flugbahn mit vorbestimmten
Abstand hintereinander angeordneten Sensoren bestimmen, wobei die Zeitdiffe
renz zwischen den Nulldurchgängen der Signale zweier hintereinander angeord
neter Sensoren gemessen wird.
Auch die Splitter von Sprenggeschossen oder dergleichen werden durch die
Gaswolke des Sprengstoffes elektrisch aufgeladen und können dementsprechend
vermessen werden, wodurch eine zeitliche Auflösung der Splitterwolke vorge
nommen werden kann.
Das Verfahren kann mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, die im
Bereich der Flugbahn wenigstens einen Sensor mit einer Induktionsspule um
faßt, der mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die zumindest den
zeitlichen Nulldurchgang des vom Sensor erzeugten Signals festhält.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei
bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen
eines Projektils.
Fig. 2 zeigt schematisch den Verlauf eines von dem Sensor der Vorrich
tung von Fig. 1 erzeugten Signals.
Fig. 3 zeigt schematisch die Verwendung mehrerer Sensoren entlang der
Flugbahn eines Projektils.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Sensor 1 aus einer
auf einen Rahmen 2, der beispielsweise ein einfacher Holzrahmen ist, gewic
kelten Induktionsspule 3. Der Rahmen 2 kann eine umlaufende Nut 4 zur Aufnahme
von wenigen Windungen des die Induktionsspule 3 bildenden isolierten Drahtes
aufweisen. Ferner kann der Rahmen 2 einen Ständer 5 aufweisen, der sein Auf
stellen erleichtert. Die von der Induktionsspule 3 umschlossene Fläche liegt
zweckmäßigerweise im Bereich von etwa 1 bis 6 m2. Außerdem ist es zweckmäßig,
den Rahmen 2 möglichst senkrecht zur Flugrichtung 6 zu erfassenden Pro
jektils 7 anzuordnen.
Die Induktionsspule 3 ist an eine Anpaßschaltung 8 angeschlossen, die
einen Vorverstärker 9, einen Filter 10, eine Rauschsperre 11 und einen Lei
tungstreiber 12 umfassen kann. Über eine Leitung 13 und einen Leitungsempfän
ger 14 kann das von der Induktionsspule erzeugte Signal auf eine Auswerteein
richtung 15 gegeben werden, vorzugsweise ein Transiscope, d. h. digitaler Si
gnalspeicher und Bildschirmanzeige, so daß eine visuelle Auswertung vorgenommen
werden kann. Außerdem kann ein Rechner 16 und/oder ein Zeitmeßglied 17 ange
schlossen sein, um eine automatische Auswertung durchzuführen.
Ein an der Induktionsspule 3 meßbarer Impuls hat eine maximale Spannung
in der Größenordnung von einigen 100 µV, wenn ein Projektil 7 nahe an der In
duktionsspule 3 vorbei oder durch diese hindurchfliegt. Fig. 2 zeigt einen
Spannungsimpuls, wie er von der Induktionsspule 3 in Abhängigkeit von der Zeit
t bzw. dem Flugweg s erzeugt wird. Die Zeit t 0 bzw. der Weg s 0 auf der Abs
zisse stellen den Punkt dar, in dem das Projektil 7 die Induktionsspule 3
passiert. An dieser Stelle würde der Nulldurchgang des Signals erfolgen, wenn
das Projektil 7 konstante elektrische Ladung hätte. Da die elektrische Ladung
durch die Luftreibung aber kontinuierlich zunimmt, wird hierdurch der Null
durchgang des Signals etwa nach rechts - bezogen auf den zurückgelegten Weg in
Flugrichtung - zu t 1 bzw. s 1 verschoben. Falls diese Verschiebung in der Meß
ungenauigkeit untergeht, braucht sie nicht berücksichtigt zu werden. Falls not
wendig, läßt sich jedoch auch eine entsprechende Korrektur vornehmen, da die
Amplituden des positiven und des negativen Zweiges des Signals aus dem glei
chen Grunde nicht die gleichen absoluten Maximalwerte U max , U min besitzen, so
daß sich aus der Differenz hierzwischen ein Korrekturwert zur Ermittlung des
Zeitpunkts t 0 für den Vorbeiflug des Projektils 7 etwa durch den Rechner 16
errechnen läßt.
Wenn zwei oder mehr Sensoren 1 in vorbestimmten Abständen entlang der
Flugbahn des Projektils 7 vorhanden sind, vgl. Fig. 3, kann der Amplitudenun
terschied ebenfalls zur Bestimmung der Ladungsänderung während des Flugs des
Projektils 7 und damit zur Korrektur der Zeitdifferenz zwischen zwei Null
durchgängen der Signale von zwei Sensoren 1 verwendet werden. Bei größerem
Flugweg des Projektils 7 nähert sich dessen elektrische Ladung einem Maximal
wert, so daß eine Korrektur des Nulldurchgangs nur bei geringeren Entfernungen
von der Abschuß- oder Sprengungsstelle etwa bis 60 bis 80 m sinnvoll ist.
Mit einer Anordnung gemäß Fig. 3 kann die Geschwindigkeit eines Projek
tils 7 in verschiedenen Abschnitten seiner Flugbahn 18 bestimmt werden.
Die Messung ist witterungs- und tageszeitunabhängig und erfordert keine
Magnetisierung des Projektils 7. Selbst wenn das Projektil 7 die Induktions
spule 3 trifft, ist ein auswertbares Signal vorhanden, da der Nullpunkt des
Signals erreicht wurde. Die Messungen können auch in einem Abstand von wenigen
Metern von einem Sprengpunkt oder eine Abschußstelle vorgenommen werden. Die
Kosten für die Induktionsspule 3 sind sehr gering, so daß diese nicht gegen
Beschädigung geschützt werden muß. Auch taumelnde bzw. sich überschlagende
Projektile erzeugen immer Impulse gleicher Polarität im Gegensatz zu magneti
sierten Projektilen, die zwei Magnetpole aufweisen. Auch lassen sich Geschosse
mit elektronischen Zündern bzw. mit interner Elektronik, bei denen bei Magne
tisierung die Gefahr bestünde, die Elektronik zu beschädigen oder den Zünder
auszulösen, meßtechnisch über die elektrische Aufladung erfassen.
Claims (10)
1. Verfahren zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen
hiervon während des Flugs gegebenenfalls bis in den Zielbereich, dadurch ge
kennzeichnet, daß die elektrische Ladung, die dem Projektil oder dessen Teilen
durch Luftreibung und/oder die bei der Zündung oder Sprengung erzeugte Gas
wolke erteilt wird, über wenigstens einen induktiv arbeitenden Sensor erfaßt
und der Nulldurchgang des erhaltenen Signals ausgewertet 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 wenigstens zwei mit vorbestimmten Abstand hintereinander angeordnete Sen
soren verwendet werden und eine Geschwindigkeitsbestimmung des Projektils oder
von dessen Teilen über eine Messung des zeitlichen Abstandes zwischen den
Nulldurchgängen der Signale der beiden hintereinander befindlichen Sensoren
vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz der Maximalamplitudenwerte eines oder zweier Signale eines
oder zweier Sensoren verwendet werden, um die zeitliche Verschiebung des der
der tatsächlichen Nulldurchgänge des oder der Signale infolge der kontinuier
lichen Ladungszunahme des Projektils durch Luftreibung zu korrigieren.
6. Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen
hiervon während des Fluges gegebenenfalls bis in den Zielbereich zur Durch
führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß im Bereich der Flugbahn wenigstens ein Sensor (1) mit einer Induk
tionsspule (3) angeordnet ist, der mit einer Auswerteeinrichtung (15, 16) ge
koppelt ist, die zumindest den zeitlichen Nulldurchgang des vom Sensor (1)
erzeugten Signals festhält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induk
tionsspule (3) aus wenigen Windungen besteht und einen großen Spulendurchmes
ser aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Induktionsspule (3) auf einem Rahmen (4) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei Sensoren (1) mit vorbestimmten Abstand hintereinander an
geordnet sind und die Auswerteeinrichtung (15, 16) einen Schaltkreis (17) zum
Bestimmen der Länge des Zeitabschnitts zwischen den beiden Nulldurchgängen der
Signale der beiden Sensoren (1) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Auswerteeinrichtung (15, 16) eine Einrichtung zum Bestimmen der
Amplitudenextremwerte der Signale des oder der Sensoren (1) aufweist.
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