ES2878309T3 - Dispositivo para medir la velocidad de disparo soportada por el cañón de un arma - Google Patents

Dispositivo para medir la velocidad de disparo soportada por el cañón de un arma Download PDF

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Abstract

Dispositivo autoalimentado para medir la velocidad de disparo para cualquier tipo de cañón de arma, que comprende: a) un generador termoeléctrico (2) que convierte la energía térmica a partir de la diferencia de temperatura entre dicho cañón (7) y la temperatura ambiente en energía eléctrica; b) un sistema (3) capaz de determinar la temperatura del cañón (7); c) un sistema (4) de procesamiento y registro de dichas mediciones; d) siendo alimentados el sistema (3) de determinación de temperatura y el sistema (4) de procesamiento y registro de las mediciones por el generador termoeléctrico (2) y, durante la utilización, determinándose la velocidad de disparo a partir de la temperatura del cañón en función del tiempo, siendo el generador termoeléctrico una celda Seebeck (9) que genera electricidad gracias a la diferencia de temperatura entre el aire ambiente y el cañón.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para medir la velocidad de disparo soportada por el cañón de un arma
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo autoalimentado para medir la velocidad de disparo soportada por el cañón de un arma.
La presente invención también se refiere a cualquier tipo de cañón que comprenda este dispositivo.
La presente invención se refiere además a un método que permite medir la velocidad de disparo de un arma.
ESTADO DE LA TÉCNICA
El desgaste de un arma y, por tanto, el mantenimiento esperado, depende en particular de la velocidad de disparo. La velocidad de disparo es la cantidad de disparos realizados por el usuario durante un intervalo de tiempo determinado. Por lo tanto, la velocidad representa la intensidad de la utilización del arma y, por lo tanto, el calentamiento del cañón. Este calentamiento es en sí mismo representativo del desgaste inducido del arma y del cañón.
Actualmente, las mediciones de velocidad son realizadas por dispositivos ubicados en la carcasa del arma, y no están vinculados al cañón. Sin embargo, sería interesante tener un dispositivo que permita medir la velocidad de disparo ubicado en el propio cañón. Efectivamente, los cañones de las ametralladoras, por ejemplo, son intercambiables, lo que induce a la necesidad de medir la velocidad directamente asociada a sus cañones. Una medición del número de disparos y los intervalos de tiempo asociados al nivel de la carcasa del arma no puede, excepto en asociación con la identificación del cañón, permitir saber lo que ya ha soportado un cañón en particular. Tal asociación no se puede realizar fácilmente. En efecto, el procedimiento de sustitución del cañón, así como las condiciones ambientales, que a menudo son complicadas, dificultan la integración de una conexión particular entre este último y el cuerpo de la ametralladora. Además, no se le puede pedir al usuario, especialmente en una situación de estrés, que identifique el cañón en el sistema de conteo.
Además, la utilización de recuperadores de energía para alimentar el dispositivo de medición es muy útil. De hecho, aunque las baterías pueden alcanzar varias décadas de vida, su envejecimiento es difícil de predecir. Sin embargo, la medición de la velocidad de disparo por un dispositivo que no tiene batería es difícil, dado que es necesario tener suficiente energía entre dos disparos sucesivos para alimentar el dispositivo de medición. Los tiempos entre dos eventos son largos e impredecibles. Esto no es obvio, especialmente cuando se consideran las fuertes limitaciones medioambientales específicas de la industria armamentística (militar y civil).
Ya existen dispositivos de medición de velocidad con recuperación de energía, pero estos son alimentados por el contador de disparos ubicado en el cuerpo del arma. Dado que el barril es desmontable del resto del arma, será difícil comunicarse de forma fiable y ergonómica, con o sin el cable, el contador de disparo ubicado en el cuerpo del arma con un sistema de medición de la velocidad al nivel del cañón. Por lo tanto, este sistema de medición debe ser autoalimentado.
Por tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo electrónico autoalimentado para medir la velocidad del cañón de un arma.
Existen diferentes documentos sobre la recuperación de energía de los disparos, pero estos se refieren a los dispositivos que permiten contar los disparos, y no la velocidad del arma, y se encuentran en la carcasa del arma. El documento WO 2016142444 A1 presenta un dispositivo para contar disparos de un arma para conocer su desgaste. Este dispositivo permite, gracias a un circuito electrónico y a un sensor de movimiento, detectar el número y tipo de disparos efectuados. El circuito eléctrico se puede alimentar mediante recuperación de energía.
Los dispositivos de recuperación de energía utilizados para el conteo de disparos generalmente no son adecuados para la medición de la velocidad.
El documento EP 2573498 describe un generador de energía eléctrica que convierte la energía mecánica de un disparo en corriente eléctrica para alimentar el contador de disparos de un arma de fuego. Los movimientos (mecánicos, vibratorios, ...) u otros fenómenos (térmico, acústico, ...) durante el disparo se transforman en una señal eléctrica, que posteriormente se suministra al contador de disparo ubicado en la carcasa del arma.
El documento US 8.290.747 describe un sistema electrónico destinado a registrar un evento utilizando un sensor que suministra energía mecánica a una estructura que comprende una memoria electrónica. Toda la energía para detectar el evento y el registro del evento en la memoria electrónica se deriva de la energía mecánica. Este documento también describe un dispositivo que comprende un transductor piezoeléctrico y una memoria. Una señal que proviene del transductor piezoeléctrico (que supera un cierto umbral) permitirá cambiar el estado de la memoria. Toda la energía para cambiar el estado de la memoria se deriva de esta señal.
El documento US2005/0114084 A describe un dispositivo para medir la velocidad de disparo determinada a partir de la temperatura del cañón en función del tiempo. Sin embargo, este dispositivo no es autoalimentado.
OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN
El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo capaz de medir las velocidades de disparo de un arma, gracias a una red eléctrica pasiva.
Gracias al dispositivo de la invención se podrá calcular la velocidad de disparo que soporta el cañón, sin necesidad de un aporte de energía externo, tal como por ejemplo una pila o una batería.
Tal dispositivo según la invención permite un control permanente y específico del cañón de un arma y garantiza la seguridad de este último en virtud de un mantenimiento mejorado. De hecho, este dispositivo permite medir el calentamiento del cañón y por tanto evaluar el desgaste del mismo calculando la velocidad de disparo del arma.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo autoalimentado para medir la velocidad de disparo de cualquier tipo de cañón de arma, en particular de un arma de fuego, que comprende:
- un generador termoeléctrico que convierte la diferencia de temperatura entre dicho cañón y la temperatura ambiente en energía eléctrica;
- un sistema capaz de calcular y/o de medir la temperatura del cañón;
- un sistema de procesamiento y registro de dichas mediciones;
siendo alimentados el sistema de medición y el sistema de procesamiento y registro de las mediciones por el generador termoeléctrico, y siendo determinada la velocidad de disparo a partir de la medición o de la evaluación de la temperatura del cañón en función del tiempo, siendo el generador termoeléctrico una celda Seebeck generadora de electricidad gracias a la diferencia de temperatura entre el aire ambiente y el cañón.
Según realizaciones particulares de la invención, el dispositivo comprende al menos una o una combinación apropiada de las siguientes características:
- el sistema que calcula la temperatura del cañón es más precisamente un sistema que mide la tensión generada por la celda Seebeck y que estima la temperatura a partir de esta tensión;
- el sistema capaz de calcular la temperatura del cañón es una sonda de temperatura alimentada por el generador termoeléctrico;
- el sistema capaz de calcular la temperatura del cañón es más precisamente una sonda óptica de temperatura o una sonda resistiva;
- se incluye aislamiento térmico para proteger el dispositivo del calor del cañón del arma;
- el sistema de registro es una memoria interna que puede ser leída por un sistema de lectura externo;
- el dispositivo incluye un sistema de gestión de la alimentación;
- el dispositivo comprende un elemento radiador en el lado de la cara fría de la celda Seebeck;
- el sistema de lectura está alimentado por inducción;
- el sistema de lectura está alimentado por radiofrecuencia.
La presente invención también se refiere a un cañón de un arma que comprende un dispositivo de medición tal como se describió anteriormente.
La presente invención también se refiere a un arma que comprende, en su cañón, un dispositivo de medición como se describió anteriormente.
La presente invención se refiere además a un método para medir la velocidad de disparo para cualquier tipo de cañón con la ayuda de un dispositivo según la reivindicación 1, que comprende las siguientes etapas:
- recuperación de energía que procede del calor del cañón;
- transformación de dicha energía térmica en energía eléctrica;
- alimentación, mediante dicha energía eléctrica, del sistema capaz de calcular la temperatura del cañón y del sistema de procesamiento y de registro de las mediciones;
- determinación de la velocidad de disparo con la ayuda de la temperatura del cañón registrada en función del tiempo.
Según un modo de realización preferido de la invención, el método de medición comprende una etapa adicional de lectura de las mediciones registradas por un sistema de lectura.
Ventajosamente, el método de la invención comprende una etapa de gestión de la alimentación eléctrica a los sistemas mediante la energía eléctrica generada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La figura 1 representa un diagrama de los elementos incluidos en el dispositivo.
La figura 2 representa una vista de un corte transversal de una realización del dispositivo sobre el cañón.
La figura 3 representa una vista de un corte longitudinal de una realización del dispositivo sobre el cañón.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El dispositivo según la invención mide la velocidad de disparo del cañón de un arma. Este dispositivo es adaptable a todo tipo de cañones de todo tipo de armas de fuego (fusil, pistola, ametralladora, pistola ametralladora), automáticas, semiautomáticas o de alimentación manual.
Para estimar el envejecimiento del cañón, gracias a la medición de la velocidad de disparo, se analiza el historial de su temperatura. El dispositivo de la invención se autoalimenta mediante un generador termoeléctrico que utiliza el calentamiento del cañón como fuente de energía, para evitar los inconvenientes asociados con la utilización de una batería. El dispositivo 1, como se ha representado en la Figura 1, comprende un generador termoeléctrico 2 capaz de recuperar calor del disparo para generar electricidad y alimentar todos los demás componentes incluidos en el dispositivo 1 y consumir energía.
Además, el dispositivo 1 comprende un sistema 3 que permite calcular/medir la temperatura del cañón 7, siendo alimentado este sistema por el generador termoeléctrico 2. Las mediciones del calentamiento del cañón 7 y de la duración asociada a este calentamiento son realizadas por este sistema 3 por medio de una electrónica que consume muy poca energía. Las mediciones se almacenan de manera no volátil en un sistema de procesamiento y registro de datos 5 incluido en el dispositivo 1 de la invención.
Además, el dispositivo de medición de la velocidad puede incluir un módulo 4 de gestión de la alimentación.
Se entiende que la medición de la velocidad de disparo solo se realizará cuando la temperatura del cañón sea suficiente para alimentar el sistema. De hecho, para velocidades bajas, cuando el cañón no supera un valor umbral por encima de la temperatura ambiente, es imposible tener en cuenta estos disparos en el mantenimiento del cañón.
El cálculo o estimación de la velocidad de disparo resulta del registro de la temperatura en función del tiempo. Después de procesar y registrar los datos por el sistema 5, el usuario puede venir y leer el contenido de la memoria en cualquier momento. Este sistema de lectura debe suministrar, a través de la interfaz 6 de lectura, la energía necesaria para el funcionamiento del módulo 5. Esto se puede hacer, por ejemplo, mediante un sistema alimentado por inducción, o una tecnología RFID (LF, HF o UHF) o de alimentación inalámbrica junto con un medio de comunicación por radiofrecuencia más tradicional.
El proceso de análisis de las curvas se puede realizar en el sistema de a bordo o externalizarse a una unidad externa al sistema de medición.
En una aplicación particular de la invención, el generador termoeléctrico 2 es una celda Seebeck 9, como se ha representado en la Figura 2. Esta celda es bien conocida por la técnica anterior y permite, gracias a una diferencia de temperatura entre sus dos uniones, inducir una diferencia de potencial eléctrico que permite alimentar un circuito con corriente eléctrica. La fuente caliente de la celda 9 está constituida por el cañón 7 del arma mientras que la fuente fría es el aire ambiente. Para mejorar la diferencia de temperatura entre el aire ambiente y la cara fría de la celda 9, es necesario añadir al dispositivo un elemento radiador 10.
Este radiador está ubicado cerca de la cara fría de la celda para limitar la diferencia de temperatura entre esta cara y el aire libre. De hecho, es necesario asegurar un intercambio de calor entre la cara fría de la celda termoeléctrica y la atmósfera bajo pena de ver desplomarse rápidamente la eficiencia general. La forma física del radiador 10 cumple las limitaciones de reducir la resistencia térmica pero también la resistencia mecánica a las condiciones de utilización bastante duras específicas propias de los productos de armamento militares y civiles.
En vista de las altas temperaturas que puede alcanzar el cañón, se proporciona una barrera aislante 8 para proteger la celda Seebeck 9. Por otra parte, un aislamiento térmico también se incluye para proteger el dispositivo 1 del calor del cañón, y por lo tanto todos los componentes de este dispositivo (sistema 3 capaz de calcular la temperatura del cañón, el generador termoeléctrico 2, el sistema 5 de procesamiento y registro de datos, el módulo 4 de gestión de la alimentación, la interfaz 6 de lectura). Efectivamente, la temperatura del cañón puede alcanzar los 600 °C, lo que implica que los elementos del dispositivo deben protegerse del contacto directo con el cañón para evitar su destrucción durante el funcionamiento.
Esta barrera aislante debe ser suficiente para impedir la degradación física de la electrónica y de la celda termoeléctrica, pero lo suficientemente baja para no degradar el rendimiento del generador termoeléctrico.
Según una realización particular de la invención, el sistema capaz de calcular la temperatura del cañón es un dispositivo que mide directamente la tensión generada por la celda Seebeck. En esta configuración, la temperatura se calcula sobre la base de esta señal de tensión que sale directamente del módulo termoeléctrico.
En una aplicación particular de la invención, como se ha representado en la Figura 2, el sistema para calcular la temperatura del cañón es una sonda 12 de temperatura, que registra la temperatura del cañón por contacto con este último. La sonda es capaz de soportar una temperatura del orden de 600 °C (gracias a un termopar, por ejemplo).
Según otra aplicación particular de la invención, la temperatura del cañón se mide con la ayuda de una sonda óptica de temperatura, provista de una protección adecuada.
El sistema de gestión de energía también puede estar provisto de protección contra la inversión de la tensión, por ejemplo, en el caso de sumergir el cañón en un líquido para acelerar su enfriamiento, ...
El sistema constituido por los elementos 2 y 4 se puede utilizar para otras aplicaciones que necesiten energía en el cañón de un arma.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo autoalimentado para medir la velocidad de disparo para cualquier tipo de cañón de arma, que comprende:
a) un generador termoeléctrico (2) que convierte la energía térmica a partir de la diferencia de temperatura entre dicho cañón (7) y la temperatura ambiente en energía eléctrica;
b) un sistema (3) capaz de determinar la temperatura del cañón (7);
c) un sistema (4) de procesamiento y registro de dichas mediciones;
d) siendo alimentados el sistema (3) de determinación de temperatura y el sistema (4) de procesamiento y registro de las mediciones por el generador termoeléctrico (2) y, durante la utilización, determinándose la velocidad de disparo a partir de la temperatura del cañón en función del tiempo, siendo el generador termoeléctrico una celda Seebeck (9) que genera electricidad gracias a la diferencia de temperatura entre el aire ambiente y el cañón.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el dispositivo comprende un elemento radiador (10) en el lado de la cara fría de la celda Seebeck.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema que calcula la temperatura del cañón es un sistema que mide la tensión generada por la celda Seebeck (9) y que estima la temperatura a partir de esta tensión.
4. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en el que el sistema capaz de calcular la temperatura del cañón (7) comprende una sonda de temperatura alimentada por el generador termoeléctrico.
5. Dispositivo según la reivindicación 4, en el que el sistema capaz de calcular la temperatura del cañón comprende una sonda óptica o una sonda resistiva.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el aislamiento térmico (8) está comprendido entre el cañón (7) y la electrónica del dispositivo para protegerlo del calor del cañón del arma.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de registro es una memoria interna que puede ser leída por un sistema de lectura externo.
8. Dispositivo según la reivindicación 7, en el que el sistema de lectura está alimentado por inducción de radiofrecuencia, tal como un módulo RFID.
9. Cañón que comprende un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores.
10. Método de medición de la velocidad de disparo de un cañón con la ayuda de un dispositivo según la reivindicación 1, que comprende las siguientes etapas:
i. recuperación de la energía que procede del calor del cañón;
ii. transformación de dicha energía térmica en energía eléctrica;
iii. alimentación, mediante dicha energía, del sistema capaz de calcular la temperatura del cañón y del sistema de procesamiento y registro de las mediciones;
iv. determinación de la velocidad de disparo con la ayuda de la temperatura registrada del cañón en función del tiempo.
11. Método según la reivindicación 10, en el que el método de medición comprende una etapa adicional de lectura de las mediciones registradas por un sistema de lectura externo.
12. Método según la reivindicación 11, en el que el sistema de medición externo es un sistema de lectura sin contacto.
13. Método según la reivindicación 12, en el que el sistema de medición externo es un sistema de lectura RFID.
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