JP2011158205A - Firing detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発射体の発射タイミングを検出する発射検出装置に関する。 The present invention relates to a launch detection device that detects the launch timing of a projectile.
ミサイルや砲弾等の発射体は、設計上の性能が発揮できるか否か、必要となる着弾精度又は迎撃精度が得られるか否か、或いは万が一の非常事態が発生した場合に支障なく使用可能であるか否か等を確認することを目的として、定期的に又は不定期に射撃試験が行われる。この射撃試験では、発射体が発射された発射タイミングを基準として発射体の飛翔経路や着弾時点が計測されるため、発射体の発射タイミングを検出する発射検出装置が使用される。 Projectiles such as missiles and shells can be used without problems in the event of design performance, the required landing accuracy or interception accuracy, or in the event of an emergency. Shooting tests are performed regularly or irregularly for the purpose of checking whether or not there is. In this shooting test, since the flight path and landing point of the projectile are measured with reference to the launch timing at which the projectile was launched, a launch detection device that detects the launch timing of the projectile is used.
従来の発射検出装置の代表的なものとしては、以下の(1)〜(3)に示すものが挙げられる。
(1)赤外線センサを用いる発射検出装置
(2)砲口線的を用いる発射検出装置
(3)振動センサを用いる発射検出装置
Typical examples of the conventional launch detection apparatus include the following (1) to (3).
(1) Launch detection device using infrared sensor (2) Launch detection device using muzzle line (3) Launch detection device using vibration sensor
上記(1)に示す発射検出装置は、発射体を発射させる火薬が爆轟するときに発生する火炎が赤外線センサで検出されたタイミングを発射体の発射タイミングとして検出する装置である。上記(2)に示す発射検出装置は、発射体が発射される砲口に線的(電線)を張架し、発射体の発射によって線的が切断されたタイミングを発射体の発射タイミングとして検出する装置である。 The firing detection device shown in (1) is a device that detects the timing at which the flame generated when the explosive that launches the projectile detonates is detected by the infrared sensor as the launch timing of the projectile. The launch detection device shown in (2) above detects the timing at which the line was cut by launching the projectile as the launch timing of the projectile, with a wire (wire) stretched around the muzzle where the projectile is launched. It is a device to do.
上記(3)に示す発射検出装置は、発射体が発射される砲身又はその近傍に加速度センサ等の振動センサを設け、振動が検出されたタイミングを発射体の発射タイミングとして検出する装置である。尚、以下の特許文献1,2には、従来のミサイル発射装置の一例が開示されている。 The firing detection device shown in (3) is a device that provides a vibration sensor such as an acceleration sensor in or near the barrel where the projectile is fired, and detects the timing at which the vibration is detected as the firing timing of the projectile. The following Patent Documents 1 and 2 disclose examples of conventional missile launchers.
ところで、上述した(1)に示す発射検出装置は、赤外線センサを用いているため、火炎よりも先に煙が出てしまうと赤外線が煙に遮られて発射体の発射タイミングを検出することができなくなるという問題がある。また、赤外線センサを用いているため、太陽光による誤動作が発生し易く、特に海上用途(例えば、護衛艦に設けられた砲から発射体が発射されるタイミングを検出する用途)では誤作動が多発する虞が考えられる。 By the way, since the fire detection device shown in (1) described above uses an infrared sensor, if smoke is emitted before the flame, the infrared light is blocked by the smoke and the launch timing of the projectile can be detected. There is a problem that it cannot be done. In addition, since an infrared sensor is used, malfunction due to sunlight is likely to occur, and malfunctions frequently occur especially in marine applications (for example, for detecting the timing at which projectiles are fired from guns provided on escort ships). There is a fear.
上述した(2)に示す発射検出装置は、上記の(1)に示す発射検出装置のような誤動作が生じないため、現在では最も信頼性がある装置である。しかしながら、砲口から発射体が発射されると砲口に張架された線的が切断されてしまうため、発射体が発射される度に砲口に線的を張架する作業を行う必要があり、かかる作業に時間を要するという問題がある。また、海上用途では、安全上使用することができないという問題もある。 The launch detection device shown in (2) described above is the most reliable device at present because no malfunction occurs as in the launch detection device shown in (1) above. However, if the projectile is fired from the muzzle, the line stretched around the muzzle will be cut off, so it is necessary to work to stretch the line at the muzzle whenever the projectile is fired. There is a problem that this work takes time. Moreover, there is also a problem that it cannot be used for safety in marine applications.
上述した(3)に示す発射検出装置は、例えば発射体を砲身に充填する際に生ずる振動によって誤検出が発生する虞がある。また、砲身から振動センサまでの経路の伝達特性によって、砲身で生じた振動が振動センサに到達する時間の遅れやばらつきが生ずるため、検出精度が悪いという問題がある。更に、海上用途では振動センサの設置場所が限られるとともに、継続使用によるセンサや配線への負荷で故障しやすいという問題もある。 In the above-described launch detection device (3), for example, there is a possibility that erroneous detection may occur due to vibration generated when the projectile is filled in the barrel. In addition, the transmission characteristics of the path from the gun barrel to the vibration sensor cause a delay or variation in the time for the vibration generated in the gun barrel to reach the vibration sensor. Furthermore, in the marine application, the installation location of the vibration sensor is limited, and there is a problem that the sensor or wiring due to continuous use is likely to break down.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができ、様々な用途に用いることが可能な発射検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a launch detection device that can detect the launch timing of a projectile with high accuracy and can be used for various purposes.
上記課題を解決するために、本発明の発射検出装置は、砲身(20a)から発射される発射体(21)の発射タイミングを検出する発射検出装置(1〜3)において、前記発射体の発射により生ずる前記砲身の振動を非接触で検出する非接触センサ(11、31)と、前記非接触センサを制御して得られる検出結果を用いて前記発射体の発射タイミングを検出する制御装置(12、32)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、発射体の発射により生ずる砲身の振動が非接触センサで検出され、非接触センサの検出結果を用いて発射体の発射タイミングが制御装置で検出される。
また、本発明の発射検出装置は、前記制御装置が、前記非接触センサの検出結果を用いて、前記発射体の発射によって生ずる前記砲身の振動に応じた特定の周波数が求められたタイミングを、前記発射体の発射タイミングとして検出することを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記特定の周波数が、前記発射体の発射によって生ずる前記砲身の振動に応じたドップラ周波数であることを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記非接触センサが、電波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する電波センサと、音波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する音波センサと、光波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する光波センサとの少なくとも1つを備えることを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記非接触センサが、前記電波センサ、前記音波センサ、及び前記光波センサのうちの複数のセンサを備える場合には、前記制御装置は、全てのセンサの検出結果の各々から前記特定の周波数がそれぞれ求められたタイミングを前記発射体の発射タイミングとして検出することを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記電波センサ、前記音波センサ、及び前記光波センサは、それぞれ前記電波、音波、及び光波が前記砲身に対して斜め方向から投射されるように配置されることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, a launch detection apparatus according to the present invention includes a launch detection apparatus (1-3) for detecting a launch timing of a projectile (21) launched from a gun barrel (20a). And non-contact sensors (11, 31) for detecting vibrations of the gun barrel caused by the non-contact, and a control device (12 for detecting the firing timing of the projectile using a detection result obtained by controlling the non-contact sensors) 32).
According to this invention, the vibration of the gun barrel caused by the firing of the projectile is detected by the non-contact sensor, and the firing timing of the projectile is detected by the control device using the detection result of the non-contact sensor.
Further, in the launch detection device of the present invention, the control device uses the detection result of the non-contact sensor to determine the timing at which a specific frequency corresponding to the vibration of the gun barrel caused by the launch of the projectile is obtained, It is detected as a firing timing of the projectile.
In the launch detection apparatus of the present invention, the specific frequency is a Doppler frequency corresponding to vibration of the gun barrel caused by firing of the projectile.
Further, the launch detection apparatus of the present invention includes a radio wave sensor for detecting a vibration of the gun barrel in a non-contact manner by receiving a reflected wave obtained by the non-contact sensor projecting a radio wave on the gun barrel, and a sound wave in the gun barrel. A sound wave sensor that receives a reflected wave obtained by projecting to the gun barrel and detects the vibration of the gun barrel in a non-contact manner; and a reflected wave obtained by projecting a light wave on the gun barrel to receive the vibration of the gun barrel in a non-contact manner. It is characterized by comprising at least one of a light wave sensor to detect.
Further, in the launch detection device of the present invention, when the non-contact sensor includes a plurality of sensors among the radio wave sensor, the sound wave sensor, and the light wave sensor, the control device detects all the sensors. The timing at which the specific frequency is obtained from each result is detected as the launch timing of the projectile.
Further, in the launch detection device of the present invention, the radio wave sensor, the sound wave sensor, and the light wave sensor are arranged so that the radio wave, sound wave, and light wave are projected from the oblique direction to the gun barrel, respectively. It is characterized by.
本発明によれば、発射体の発射により生ずる砲身の振動を非接触センサで検出し、非接触センサの検出結果を用いて発射体の発射タイミングを制御装置で検出しているため、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができるという効果がある。しかも、従来のように煙が出たときに検出が不可能になったり、太陽光等による誤動作が生ずることはなく、しかも発射体を発射する度に線的を張架する作業を行う必要が無いため、様々な用途に用いることが可能であるという効果がある。 According to the present invention, the vibration of the gun barrel caused by the launch of the projectile is detected by the non-contact sensor, and the launch timing of the projectile is detected by the control device using the detection result of the non-contact sensor. There is an effect that the firing timing can be detected with high accuracy. In addition, when smoke is emitted as in the conventional case, detection does not become impossible or malfunction due to sunlight or the like does not occur, and it is necessary to perform a work to stretch the line each time the projectile is launched. Therefore, there is an effect that it can be used for various purposes.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による発射検出装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a launch detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。図1に示す通り、本実施形態の発射検出装置1は、電波センサ11(非接触センサ)及び制御装置12を備えており、砲20の円筒形状の砲身20aから発射される発射体21の発射タイミングを検出する。砲20は、例えば榴弾砲、高射砲、艦砲等であり、発射体21は、例えばミサイルや砲弾等である。砲20の砲身20aに充填された発射体21は、例えば砲身20a内で火薬が爆轟されることにより砲身20aから発射される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a launch detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the launch detection device 1 of this embodiment includes a radio wave sensor 11 (non-contact sensor) and a
電波センサ11は、電波(マイクロ波)を送信する送信部11aと電波を受信する受信部11bとを備えており、送信部11aから砲20の砲身20aに向けて電波を投射するとともに、電波を砲身20aに投射して得られる反射波を受信部11bで受信して、砲身20aの振動を非接触で検出する。この電波センサ11は、例えば砲身20aから10メートル程度離間した位置に三脚等によって支持され、例えば投射された電波が砲身20aに垂直入射するよう配置される。
The
ここで、砲身20aの振動は、発射体21の発射時以外にも発射体21を砲身20aに充填する際にも生ずるが、充填時に生ずる振動は、発射時における砲身20aの振動の大きさに比べて極めて小さい。このため、電波センサ11では、発射体21の発射時に生ずる砲身20aの大きな振動が検出されるが、充填時に生ずる砲身20aの僅かな振動は検出されない。
Here, the vibration of the
制御装置12は、電波センサ11を制御して得られる検出結果を用いて発射体21の発射タイミングを検出する。具体的に、制御装置12は、電波センサ11に対して、検出タイミングの制御(セット)及び初期化タイミングの制御(リセット)を行う。また、電波センサ11から読み出した検出結果を用いて、発射体21の発射によって生ずる砲身20aの振動に応じた特定の周波数が求められたタイミングを、発射体21の発射タイミングとして検出する。
The
制御装置12は、発射体21の発射によって生ずる砲身20aの振動に応じたドップラ周波数を上記の特定の周波数として求める。ここで、砲身20aの移動速度をV、電波センサ11の送信部11aから送信される電波の周波数をf0、光速をc、砲身20aに対する電波の投射角(砲身20aに対する電波の入射角)をθとすると、砲身20aの振動によって生ずるドップラ周波数fdは、以下の(1)式で示される。
fd=(2・V・f0・cosθ)/c …(1)
The
fd = (2 · V · f0 · cos θ) / c (1)
上記(1)式から、ドップラ周波数fdは、発射体21を発射させるときに生ずる砲身20aの振動速度(移動速度V)に応じたものであることが分かる。ここで、砲身20aに充填される発射体21の重量や使用される火薬の量が同程度であれば発射体21の発射時に生ずる砲身20aの振動速度はほぼ同じであり、砲身20aの振動によって生ずるドップラ周波数fdもほぼ同じになる。このため、制御装置12は、砲身20aの振動によって生ずる特定のドップラ周波数fdが求められたタイミングを、発射体21の発射タイミングとして検出する。
From the above equation (1), it can be seen that the Doppler frequency fd corresponds to the vibration speed (movement speed V) of the
次に、上記構成における発射検出装置1の動作について簡単に説明する。まず、砲20から発射体21が発射される前に、制御装置12が電波センサ11を制御して送信部11aから砲身20aに向けて電波を投射させる。送信部11aから砲身20aに向けて電波が投射されると、その一部が砲身20aで反射されて電波センサ11の受信部11bで受信され、砲身20aの振動が非接触で検出される。この検出結果は、制御装置12に入力され、砲身20aの振動によって生ずる特定のドップラ周波数fdの有無を検出する。尚、発射体21の発射が行われない間はドップラ周波数fdは検出されない。
Next, the operation of the launch detection apparatus 1 having the above configuration will be briefly described. First, before the projectile 21 is fired from the
いま、発射体21が砲20の砲身20a内に火薬とともに充填され、その後に火薬が爆轟されたとすると、砲身20aから発射体21が発射される。このとき、砲身20aは火薬の爆轟及び発射体21の発射によって振動し、その振動が電波センサ11で検出される。この検出結果が制御装置12に入力されるとドップラ周波数fdが求められ、ドップラ周波数fdが求められたタイミングが発射体21の発射タイミングとして検出される。
Now, assuming that the projectile 21 is filled with gunpowder in the
以上の通り、本実施形態では、発射体21が発射されるときに生ずる砲身20aの振動を電波センサ11を用いて非接触で検出し、この検出結果を用いて発射体の発射体21の発射タイミングを検出しているため、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができる。しかも、従来のように煙が出たときに検出が不可能になったり、太陽光等による誤動作が生ずることはなく、しかも発射体21を発射する度に線的を張架する作業を行う必要が無い。このため、発射検出装置1を様々な用途に用いることが可能である。
As described above, in the present embodiment, the vibration of the
〔第2実施形態〕
図2は、本発明の第2実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。図2に示す通り、本実施形態の発射検出装置2は、電波センサ11、音波センサ31、及び制御装置32を備えており、砲20の円筒形状の砲身20aから発射される発射体21の発射タイミングを検出する。電波センサ11は、図1に示す電波センサ11と同様のものである。尚、図2では、電波センサ11からの電波が砲身20aに対して斜め方向から投射されるように図示しているが、電波センサ11は、第1実施形態と同様に、例えば砲身20aから10メートル程度離間した位置に三脚等によって支持され、例えば投射された電波が砲身20aに垂直入射するよう配置される。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of a launch detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the launch detection device 2 of this embodiment includes a
音波センサ31は、音波(超音波)を送信する送信部31aと音波を受信する受信部31bとを備えており、送信部31aから砲20の砲身20aに向けて音波を投射するとともに、音波を砲身20aに投射して得られる反射波を受信部31bで受信して、砲身20aの振動を非接触で検出する。この音波センサ31は、電波センサ11と同様に、例えば砲身20aから10メートル程度離間した位置に三脚等によって支持され、例えば投射された音波が砲身20aに垂直入射するよう配置される。
The sound wave sensor 31 includes a
制御装置32は、電波センサ11及び音波センサ31を制御して得られる検出結果を用いて発射体21の発射タイミングを検出する。具体的には、電波センサ11の検出結果及び音波センサ31の検出結果の各々からドップラ周波数をそれぞれ検出し、各々のドップラ周波数が求められたタイミングを、発射体21の発射タイミングとして検出する。このように、電波センサ11の検出結果と音波センサ31の検出結果とを組み合わせて発射体21の発射タイミングを検出するのは、鳥等の外乱による誤検出を防止するためである。
The
本実施形態の発射検出装置2は、電波センサ11の検出結果からドップラ周波数が求められるとともに、音波センサ31の検出結果からドップラ周波数が求められたタイミングを、発射体21の発射タイミングとして検出する。このように、本実施形態の発射検出装置2は、電波センサ11の検出結果と音波センサ31の検出結果とを組み合わせて発射体21の発射タイミングを検出する点が第1実施形態の発射検出装置1と異なり、基本的な動作は第1実施形態の発射検出装置1と同様である。このため、本実施形態の発射検出装置2においても、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができるとともに、発射検出装置2を様々な用途に用いることが可能である。
The launch detection device 2 of the present embodiment detects the Doppler frequency from the detection result of the
〔第3実施形態〕
図3は、本発明の第3実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。図3に示す通り、本実施形態の発射検出装置3は、第1実施形態の発射検出装置1と同様に、電波センサ11及び制御装置12を備えており、砲20の円筒形状の砲身20aから発射される発射体21の発射タイミングを検出する。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing a main configuration of a launch detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the launch detection device 3 according to the present embodiment includes the
但し、上述した第1実施形態の発射検出装置1では、電波が砲身20aに対して垂直入射するよう電波センサ11が配置されていた。これに対し、本実施形態の発射検出装置3では、電波センサ11の送信部11aと受信部11bとが別体として設けられており、送信部11aからの電波が砲身20aに対して斜め方向から入射し、砲身20aから斜め方向に反射される電波を受信部11bが検出している。
However, in the above-described launch detection device 1 of the first embodiment, the
発射体21が発射されるときに、砲身20aは、通常砲身20aの径方向よりも軸方向に大きく移動する。このため、砲身20aに対して電波を斜め方向から入射させることにより、ドップラ周波数を検出しやすくなるというメリットがある。尚、図2に示す発射検出装置のように、電波センサ11と音波センサ31とを備える場合には、電波及び音波の双方を砲身20aに対して斜め方向から入射させても良く、或いは、電波及び音波の何れか一方は斜め方向から入射させ、何れか他方は垂直入射させても良い。
When the projectile 21 is fired, the
また、図3に示す例では、電波センサ11の送信部11aと受信部11bとが別体として設けられている態様について説明した。しかしながら、送信部11aから送信された電波を送信部11aに向けて反射するミラーを砲身20aに取り付ければ、送信部11aと受信部11bとが一体化された電波センサ11を用いることができる。
In the example illustrated in FIG. 3, the aspect in which the
〔その他の実施形態〕
以上説明した第1,第3実施形態では電波センサ11を用いて砲身20aの振動を非接触で検出し、第2実施形態では電波センサ11と音波センサ31とを用いて砲身20aの振動を非接触で検出していた。しかしながら、これらに代えて、又は、これらと組み合わせて光波センサを用いて砲身20aの振動を非接触で検出しても良い。ここで、光波センサとは、光波を送信する送信部と光波を受信する受信部とを備えており、送信部から砲20の砲身20aに向けて光波を投射するとともに、光波を砲身20aに投射して得られる反射波を受信部で受信して、砲身20aの振動を非接触で検出するものである。
[Other Embodiments]
In the first and third embodiments described above, the
電波センサ11、音波センサ31、光波センサ等の複数のセンサを備える場合には、制御装置は、複数のセンサの全ての検出結果からドップラ周波数がそれぞれ求められたタイミングを発射体21の発射タイミングとして検出する。また、光波センサを備える場合にも、前述した第3実施形態と同様に、光波センサからの光波を砲身20aに対して斜め方向から入射させても良い。
When a plurality of sensors such as the
尚、電波センサ10から送信される電波は光速で伝播するため、砲身20aで反射された電波が受信部11bに受信されるまでの遅延は無視できると考えられる。これは光波センサを用いる場合も同様である。しかしながら、音波センサ31を用いた場合には、砲身20aで反射された音波が受信部11bに受信されるまでの遅延が電波センサ10や光波センサを用いた場合に比べて大きくなる。従って、音波センサ31を用いる場合には、音速を考慮してドップラ周波数が検出されたタイミングを補正するのが望ましい。
Since the radio wave transmitted from the radio wave sensor 10 propagates at the speed of light, the delay until the radio wave reflected by the
1〜3 発射検出装置
11 電波センサ
12 制御装置
20a 砲身
21 発射体
31 音波センサ
32 制御装置
1-3
Claims (6)
前記発射体の発射により生ずる前記砲身の振動を非接触で検出する非接触センサと、
前記非接触センサを制御して得られる検出結果を用いて前記発射体の発射タイミングを検出する制御装置と
を備えることを特徴とする発射検出装置。 In a fire detection device that detects the firing timing of a projectile fired from a gun barrel,
A non-contact sensor for detecting non-contact vibration of the barrel generated by the launch of the projectile;
A launch detection apparatus comprising: a control device that detects a launch timing of the projectile using a detection result obtained by controlling the non-contact sensor.
音波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する音波センサと、
光波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する光波センサと
の少なくとも1つを備えることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の発射検出装置。 The non-contact sensor receives a reflected wave obtained by projecting radio waves onto the barrel and detects a vibration of the barrel in a non-contact manner;
A sound wave sensor that receives a reflected wave obtained by projecting a sound wave on the barrel and detects vibration of the barrel in a non-contact manner;
4. The launch according to claim 2, comprising at least one of a light wave sensor that receives a reflected wave obtained by projecting a light wave on the gun barrel and detects vibration of the gun barrel in a non-contact manner. 5. Detection device.
Priority Applications (1)
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