JP2010038372A - 発射弾数計数システム及び発射弾数計数方法 - Google Patents

Abstract

【課題】火器のコストを低くすることができ、発射弾数を正確に計数することができるようにする。
【解決手段】火器と、火器を支持する支持部材と、火器を支持部材に対して回動させるためのモータと、モータにおける回転角度を検出するための回転角度検出部と、回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数を計数する制御部３１とを有する。モータの回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数が計数されるので、発射弾数を計数するための専用のセンサを配設する必要がない。回転角度検出部は、モータのロータの回転に伴ってセンサ出力を発生させるので、発射弾数の誤検出、未検出等が起こるのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発射弾数計数システム及び発射弾数計数方法に関するものである。

従来、機関銃、機関砲等の火器、例えば、機関銃を使用するに当たり、弾薬箱に残っている弾の数（供給された弾の数、すなわち、給弾数から発射された弾の数、すなわち、発射弾数を減算した数であり、「即応弾数」という。）を把握することによって、再給弾の時期を策定したり、弾の消費管理を行ったり、発射弾数が銃固有の性能値である最大持続発射弾数に到達しないように制限したりする必要があり、そのために、発射弾数を管理するようにしている。

そして、毎分１０００発程度の発射レートの高い機関銃を使用する場合、射手が射撃中に発射弾数を数えることは困難であるので、発射弾数を計数するために各種の発射弾数計数システムが提供されている。該各発射弾数計数システムにおいては、弾の発射に伴って、機関銃を支持する銃架支柱に加わる反動力、振動等を検出したり、発生する音、衝撃波等を検出したり、銃身の温度上昇を検出したり、銃砲内部の発射ガス圧力を検出したりすることによって、発射回数が発射弾数として計数される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−７８１４８号公報

しかしながら、前記従来の発射弾数計数システムにおいては、反動力、振動等を検出するために歪みセンサを、音、衝撃波等を検出するために騒音センサを、温度上昇を検出するために温度センサを、発射ガス圧力を検出するために圧力センサをそれぞれ配設する必要があるだけでなく、前記歪みセンサ、騒音センサ、温度センサ、圧力センサ等の各センサのセンサ出力を処理するための専用の処理回路を配設する必要があるので、機関銃のコストが高くなってしまう。

また、前記各センサは、通常、曝露部に配設されるので、泥、砂塵、水（海水）等の影響を受けると、発射弾数の誤検出、未検出等を起こしてしまうことがある。

本発明は、前記従来の発射弾数計数システムの問題点を解決して、火器のコストを低くすることができ、発射弾数を正確に計数することができる発射弾数計数システム及び発射弾数計数方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の発射弾数計数システムにおいては、火器と、該火器を支持する支持部材と、前記火器を前記支持部材に対して回動させるためのモータと、該モータにおける回転角度を検出するための回転角度検出部と、前記回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数を計数する制御部とを有する。

本発明によれば、発射弾数計数システムにおいては、火器と、該火器を支持する支持部材と、前記火器を前記支持部材に対して回動させるためのモータと、該モータにおける回転角度を検出するための回転角度検出部と、前記回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数を計数する制御部とを有する。

この場合、モータの回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数が計数されるので、発射弾数を計数するための専用のセンサを配設する必要がない。したがって、火器のコストを低くすることができる。

また、回転角度を検出する回転角度検出部は、モータのロータの回転に伴ってセンサ出力を発生させるので、泥、砂塵、水（海水）等の影響を受けることがなく、発射弾数の誤検出、未検出等が起こるのを防止することができる。したがって、発射弾数を正確に計数することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、火器として機関銃を使用する場合の発射弾数を計数するための発射弾数計数システムについて説明する。

図１は本発明の実施の形態における発射弾数計数システムの概念図、図２は本発明の実施の形態における機関銃の側面図、図３は本発明の実施の形態における機関銃の正面図、図４は本発明の実施の形態における誤差信号の例を示す図である。なお、図４において、横軸に時間を、縦軸に誤差信号を採ってある。

図において、１１は、例えば、装甲車のキャビン１２に取り付けられた支持部材としての銃架支柱であり、該銃架支柱１１に、据付型の機関銃１５が、第１の軸としてのふ仰軸ｓｈ１を中心にして矢印Ａ方向に揺動自在に、第２の軸としての旋回軸ｓｈ２を中心にして矢印Ｂ方向に旋回自在に支持され、取り付けられる。前記機関銃１５は、銃本体部１７、該銃本体部１７の前方に配設された銃身支持部１８、該銃身支持部１８の前方に配設され、銃身支持部１８によって進退自在に支持された銃身１９等を備え、前記銃本体部１７に、発射ガス圧力によって弾を発射させる図示されない発射機構、該発射機構を作動させるための発射駆動部としてのトリガソレノイド２１等が配設される。前記銃身１９は、弾が発射させられると、発射ガス圧力の反動力で矢印Ｃ方向に後退させられ、その後、前進させられて、所定の位置に復帰する。また、２２は弾薬箱であり、該弾薬箱２２内に図示されない弾が収容される。

そして、射手が、前記キャビン１２内に配設された操作部としての図示されないジョイスティックを操作し、該ジョイスティックの先端に配設された発射スイッチを押すと、トリガ信号が発生させられ、発射スイッチが押されている間、トリガソレノイド２１が駆動され、その間、前記発射機構が作動させられ、弾薬箱２２内の弾が銃本体部１７に供給され、連続して発射させられる。なお、操作部としてジョイスティックに代えてスイッチ、キー、ボタン等を使用することができる。

また、射手が前記ジョイスティックを操作し、前後左右に倒すことによって、機関銃１５を矢印Ａ方向に揺動させてふ仰動作を行い、仰角を変更したり、矢印Ｂ方向に旋回させて、旋回角を変更し、銃身１９を所定の方向に向けることができる。すなわち、ジョイスティックを前に倒すことによって銃身１９を下に向けて仰角を小さくし、後ろに倒すことによって銃身１９を上に向けて仰角を大きくし、左に倒すことによって機関銃１５を左に旋回させ、右に倒すことによって機関銃１５を右に旋回させることができる。

そのために、前記銃架支柱１１における前記ふ仰軸ｓｈ１の軸線上に、図示されない第１の軸受けが配設され、該第１の軸受けによって前記機関銃１５が揺動自在に支持される。また、前記ふ仰軸ｓｈ１の軸線上に、ふ仰用の駆動部としての、かつ、第１のモータとしてのふ仰用モータ２５、及び減速器２６が配設され、前記ふ仰用モータ２５を駆動することによって発生させられた回転は、減速器２６によって減速され、機関銃１５に伝達される。

そして、前記ふ仰用モータ２５に回転角度検出部としてのエンコーダ２８が取り付けられ、該エンコーダ２８によって、正弦波状のセンサ出力から成り、ふ仰用モータ２５の図示されないロータの磁極位置を表す回転角度が検出され、該回転角度は、実回転角度θｒ１として制御部３１に送られる。また、射手が仰角を調整するためにジョイスティックを操作すると、ジョイスティックの操作量に対応する回転角度の指令値が目標回転角度θｓ１として制御部３１に送られる。

そして、該制御部３１の図示されない第１の回動制御処理手段（回動制御処理部）としてのふ仰制御処理手段（ふ仰制御処理部）は、第１の回動制御処理としてのふ仰制御処理を行い、前記目標回転角度θｓ１と実回転角度θｒ１との差を表す誤差信号に基づいて、機関銃１５を銃架支柱１１に対して揺動させ、機関銃１５の仰角を調整する。

また、前記銃架支柱１１における前記旋回軸ｓｈ２の軸線上に、図示されない第２の軸受けが配設され、該第２の軸受けによって前記機関銃１５が旋回自在に支持される。そして、前記旋回軸ｓｈ２と隣接させて、旋回用の駆動部としての、かつ、第２のモータとしての旋回用モータ３２、及び減速器３３が配設され、前記旋回用モータ３２を駆動することによって発生させられた回転は、減速器３３によって減速され、機関銃１５に伝達される。

そして、前記旋回用モータ３２に回転角度検出部としてのエンコーダ３４が取り付けられ、該エンコーダ３４によって、正弦波状のセンサ出力から成り、旋回用モータ３２の図示されないロータの磁極位置を表す回転角度が検出され、該回転角度は、実回転角度θｒ２として制御部３１に送られる。また、射手が旋回角を調整するために前記ジョイスティックを操作すると、ジョイスティックの操作量に対応する回転角度の指令値が目標回転角度θｓ２として制御部３１に送られる。

そして、該制御部３１の図示されない第２の回動制御処理手段（回動制御処理部）としての旋回制御処理手段（旋回制御処理部）は、第２の回動制御処理としての旋回制御処理を行い、前記目標回転角度θｓ２と実回転角度θｒ２との差を表す誤差信号に基づいて、機関銃１５を銃架支柱１１に対して旋回させ、機関銃１５の旋回角を調整する。なお、本実施の形態においては、回転角度検出部として、エンコーダ２８、３４が使用されるようになっているが、エンコーダ２８、３４に代えてレゾルバを使用することもできる。

ところで、弾を発射すると、図２に示されるように、矢印Ｃ方向に反動力が発生し、機関銃１５に加わるが、前記反動力は、銃身１９を所定の方向に向けるために駆動されるふ仰用モータ２５及び旋回用モータ３２に外乱として作用する。その結果、図４に示されるように、弾が発射されるたびに、所定の時間、前記誤差信号の振幅が大きくなる。すなわち、例えば、１０発の弾を発射させると、誤差信号に発射弾数と同じ数の大きな振幅部分、すなわち、誤差拡大部ｎｉ（ｉ＝１、２、…、１０）が形成される。

そこで、本実施の形態において、前記制御部３１は、目標回転角度θｓ１、実回転角度θｒ１及びトリガソレノイド２１によって発生させられたトリガ信号を読み込み、目標回転角度θｓ１と実回転角度θｒ１との差を表す誤差信号に形成される誤差拡大部ｎｉの数を発射弾数として計数し、表示部５１に表示するようにしている。なお、本実施の形態においては、目標回転角度θｓ１と実回転角度θｒ１との差を表す誤差信号に形成される誤差拡大部ｎ１に基づいて発射弾数を計数するようになっているが、目標回転角度θｓ２と実回転角度θｒ２との差を表す誤差信号に形成される誤差拡大部に基づいて発射弾数を計数することができる。

図５は本発明の実施の形態における発射弾数計数システムを示すブロック図、図６は本発明の実施の形態における制御部の動作を示すタイムチャートである。

図において、１５は機関銃、２１はトリガソレノイド、２８はエンコーダ、３０はジョイスティック、３１は制御部、５１はビデオモニタ、液晶表示器等から成る表示部である。

この場合、射手がジョイスティック３０を操作することによって目標回転角度θｓ１が発生させられ、エンコーダ２８によって実回転角度θｒ１が検出され、目標回転角度θｓ１及び実回転角度θｒ１が制御部３１に送られる。

該制御部３１は、誤差信号ＳＧ１（角度）を発生させる誤差信号発生部としての減算器４１、ノイズ除去部としてのローパスフィルタ４３、比較処理部としてのコンパレータ４４、出力保持部としてのワンショットタイマ４５、及び発射弾数計数部としての、かつ、発射弾数記憶部としての計数・記憶部４６を備える。

前記制御部３１は、前記目標回転角度θｓ１及び実回転角度θｒ１を受けると、減算器４１において目標回転角度θｓ１から実回転角度θｒ１を減算し、図６に示されるような、目標回転角度θｓ１と実回転角度θｒ１との差を表す誤差信号ＳＧ１を発生させ、該誤差信号ＳＧ１をローパスフィルタ４３に送る。

該ローパスフィルタ４３は、誤差信号ＳＧ１に含まれる高周波成分を除去した誤差信号ＳＧ２を生成し、該誤差信号ＳＧ２をコンパレータ４４に送る。

そして、該コンパレータ４４は、誤差信号ＳＧ２をあらかじめ設定された閾値ψ１と比較し、誤差信号ＳＧ２が閾値ψ１より負の方向に大きいときに、負のパルスを発生させ、複数の負のパルスから成る発射弾数信号ＳＧ３を生成する。

なお、機関銃１５に加わる反動力は、ふ仰用モータ２５の駆動方向に対して逆方向に発生するので、誤差信号ＳＧ２は、負の値を採るときに、閾値ψ１と比較される。また、該閾値ψ１は、機関銃１５及び銃架支柱１１の構造等によって決まる固有の値であり、誤差信号ＳＧ２が発射によって発生させられた信号であるかどうかを判別するために設定される。例えば、機関銃１５、銃架支柱１１、装甲車等が別の構造物に衝突したり、石等の飛来物が機関銃１５、銃架支柱１１、装甲車等に衝突したときに誤差信号ＳＧ２の振幅が大きくなるが、振幅が閾値ψ１より負の方向に大きくない場合、負のパルスは発生させられない。

続いて、前記発射弾数信号ＳＧ３はワンショットタイマ４５に送られる。該ワンショットタイマ４５においては、所定の時間が経過するまで、コンパレータ４４の出力を保持し、負のパルスが発生させられた状態を維持する。この場合、前記所定の時間は、次に弾が発射されるまでの間、他の信号の入力が無視されるように、発射レートに基づいて設定される。したがって、発射による反動力以外の力が機関銃１５に加わっても、発射弾数信号ＳＧ３は生成されず、弾の発射は計数されない。

このようにして、発射弾数信号ＳＧ３が生成されると、該発射弾数信号ＳＧ３及びトリガソレノイド２１において生成されたトリガ信号ＳＧ４が計数・記憶部４６に送られる。該計数・記憶部４６は、トリガ信号ＳＧ４がオンであるかどうかによって弾が発射されているかどうかを判断し、弾が発射されていると判断された場合、発射弾数信号ＳＧ３のパルス数を発射弾数として計数し、制御部３１に内蔵される図示されないメモリに記録する。また、弾が発射されていないと判断された場合、前記計数・記憶部４６は、発射弾数信号ＳＧ３のパルス数を計数しない。

続いて、制御部３１の図示されない表示処理手段（表示処理部）は、表示処理を行い、表示部５１に発射弾数をリアルタイムに表示する。

なお、前記計数・記憶部４６において、当初の弾薬箱２２に供給された給弾数を記録しておき、給弾数から発射弾数を減算することによって、弾薬箱２２内の即応弾数を算出し、表示部５１に表示することができる。また、射手は、必要に応じて、前記メモリに記録された発射弾数を削除することができる。

このように、本実施の形態においては、機関銃１５の仰角及び旋回角を調整するために算出された誤差信号のうちの一方、本実施の形態においては、誤差信号ＳＧ１に基づいて発射弾数を計数することができるので、発射弾数を計数するための専用のセンサを配設する必要がない。したがって、機関銃１５のコストを低くすることができる。

また、エンコーダ２８は、ふ仰用モータ２５のロータの回転に伴ってセンサ出力を発生させるので、泥、砂塵、水（海水）等の影響を受けることがなく、発射弾数の誤検出、未検出等が起こるのを防止することができる。したがって、発射弾数を正確に計数することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の実施の形態における発射弾数計数システムの概念図である。 本発明の実施の形態における機関銃の側面図である。 本発明の実施の形態における機関銃の正面図である。 本発明の実施の形態における誤差信号の例を示す図である。 本発明の実施の形態における発射弾数計数システムを示すブロック図である。 本発明の実施の形態における制御部の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ 銃架支柱
１５ 機関銃
２５ ふ仰用モータ
２８、３４ エンコーダ
３１ 制御部
３２ 旋回用モータ
θｒ１、θｒ２ 実回転角度
θｓ１、θｓ２ 目標回転角度

Claims (8)

1. （ａ）火器と、
   （ｂ）該火器を支持する支持部材と、
   （ｃ）前記火器を前記支持部材に対して回動させるためのモータと、
   （ｄ）該モータにおける回転角度を検出するための回転角度検出部と、
   （ｅ）前記回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数を計数する制御部とを有することを特徴とする発射弾数計数システム。
2. 前記モータは、駆動されることによって、前記火器を支持部材に対して揺動させ、仰角を調整する請求項１に記載の発射弾数計数システム。
3. 前記モータは、駆動されることによって、前記火器を支持部材に対して旋回させ、旋回角を調整する請求項１に記載の発射弾数計数システム。
4. 前記制御部は誤差信号の高周波成分を除去するノイズ除去部を備える請求項１に記載の発射弾数計数システム。
5. 前記制御部は、誤差信号と閾値とを比較し、発射弾数を表す発射弾数信号を生成する比較処理部を備える請求項１に記載の発射弾数計数システム。
6. 前記制御部は、所定の時間が経過するまで、前記比較処理部の出力を保持する出力保持部を備える請求項１に記載の発射弾数計数システム。
7. 前記制御部は、トリガ信号を受けて、弾が発射されているかどうかを判断し、弾が発射されていると判断された場合、弾が発射されている間の発射弾数を計数する発射弾数計数部を備える請求項１に記載の発射弾数計数システム。
8. 火器、該火器を支持する支持部材、及び前記火器を前記支持部材に対して回動させるためのモータを有する発射弾数計数システムの発射弾数計数方法において、
   （ａ）前記モータの回転角度を検出し、
   （ｂ）該回転角度の指令値と検出された回転角度との誤差信号に基づいて発射弾数を計数することを特徴とする発射弾数計数方法。

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