JP5882912B2 - プログラム可能な砲弾 - Google Patents

Description

本発明は、砲身又は均等物を通過中の発射体のプログラミングの課題に関する。更に、砲身等を通過中の発射体へのエネルギー伝達の実行に関する。

プログラム可能な砲弾のために、発射体へ、爆発時間及び／又は飛翔経路に関する情報を通信させなければならず、つまり、発射体にプログラムを組み込まなければならない。計測された砲口速度Ｖ₀から爆発時間が計算されるシステムにおいて、情報は、早くても砲口で、且つ／又は、飛翔中に中継され得る。プログラミングが砲身からの放出前に実行されると、一般原理として、発射体は、砲口速度Ｖ₀でプログラミングユニットに対して相対運動しながら、プログラミングユニットを通過して飛翔する。

公知のプログラミングユニットが中国特許出願公開第６９１１４３号明細書に記載されている。送信コイルによって、情報が、発射体内又は発射体上のマッチングコイルを介して誘導的に送信される。プログラミングユニットの重い構造に加え、シールドされていない送信コイルは、コイルがアンテナとしても機能するために、望まない放射を出しかねない。放射信号は検出され得るため、関連する銃砲の位置は、それから導き出されてしまう。

光ビームの伝達によってプログラミングが実行される方法が、国際公開第２００９／０８５０６４号から公知である。この目的を達成するために、発射体は、光学センサーをその外周に有する。

先行文献ではないが、独国特許出願公開第１０２００９０２４５０８号明細書は、特に中口径範囲の発射体又は砲弾のような、発射体追跡機能を有する終末段階誘導砲弾の軌道修正の方法に関する。そこで、発火バースト（連続発火、高速個別発火）の後、個々の発射体に別々に通信することと、その間、個々の発射体のため、地球磁場の方向に関する追加の情報を送信することとが提案された。発射体追跡は、発射体のビームライディング誘導の原理を利用して行われている。この工程において、各発射体は、その発射体に向けられた誘導ビームのみを読み取り、修正パルスの修正トリガーを実現するために追加情報を利用してその空間の絶対回転姿勢を計測することができる。

例えばマイクロ波送信器による別の伝達可能性は、欧州特許出願公開第１７２６９１１号明細書及び他の文献から当事者にとって公知である。

飛翔中のプログラミングは、実際には技術的に可能ではあるが、結果として単純な干渉の影響も受ける。

プログラム可能な砲弾にすることを目的として、それに組み込まれた電子機器のため、及び、起爆導火線を開始するため、発射体にエネルギーを供給しなければならない。この目的のため、様々な砲弾は、必要なエネルギーを供給する小さなバッテリーを有する。その他、発射前にプログラムされ且つエネルギー供給されるものがある。エネルギー量が常に充電されている状態だと、例えば保管中又は兵器に設置中に電子機器の異常動作によって発射体の望ましくない爆発が生じ得る。このため、バッテリーのようなシンプルなエネルギー貯蔵装置の使用は、必ずしも適していない。

このように安全上の理由から、時間的に発射時に近く、例えば推進装薬の点火後且つ砲身の砲口を飛び出す前にエネルギーを供給することが推奨される。これは、エネルギーを有しないため、発射前に砲弾が爆発し得ないことを確実とする。

独国特許出願公開第３１５０１７２号明細書のバッテリーは、（発射体）が砲身を飛び出すまで充電されず、機械式タイマーを有することによってこれを実現している。更に独国特許出願公開１９９４１３０１号明細書のバッテリーは、発射時において最初に高加速度で充電される。

独国特許出願公開第４８８８６６号明細書によれば、雷管の蓄電器は、発射位置において外部接触によって充電される。独国特許出願公開第１０２００７００７４０４号明細書の記載によれば、点火用蓄電器は、砲口安全装置の終了直後、すなわち、飛翔時間終了の約２秒前に充電される。独国特許出願公開第２６５３２４１号明細書によれば、点火用蓄電器は、電磁コイルによって発射前に誘導的に充電される。

米国特許出願公開第４１４４８１５号明細書は、エネルギー及びデータが発射前に伝達されるように砲身がマイクロ波導体として機能する、エネルギー伝達装置のタイプを記載している。雷管の受信アンテナは、放射信号を受信し、切り替えスイッチを通して、整流装置、又は、受信すべき信号以外のデータをフィルタリングする復調器として機能するフィルターに送信する。この設計において、整流装置は、受信される信号から、保存される供給電源を生成するために機能する。

更に、発射体の運動エネルギーからエネルギーを獲得する装置も公知である。ここで、推進装薬の点火による加速から、必要なエネルギーを電磁エネルギーに変換するメカニズムが、発射体内に形成されており、それを発射体内に配置された貯蔵装置に充電する。

こうして、中国特許出願公開第５８６３８４号明細書は、軟鉄リング及びリング形状の永久磁石が、誘導コイルに対して発射体の軸線方向に配置され、直線的な発射体の加速によって、蓄電器に充電される電圧がコイルにおいて生成される方法を記載している。安全のため、このユニットは、中国特許出願公開第５８６８８９号明細書において、発射時の高い加速によってのみ破壊される輸送安全装置を備える。

砲身中の発射体の加速の使用は、厳格な正確性を有した制御が不可能となるため、ここで不利となり得る。これは、エネルギー供給を変化させるため、飛翔中、発射体へのエネルギー供給が、多すぎる又は少なすぎる結果となる。エネルギーが少なすぎる場合、機能性が保証されないため不利となる。更に不利なのは、機械エネルギーを電磁エネルギーに変換する、複雑且つこのようにスペースを取る変換メカニズムである。更に、発射時の発射体への極度の環境影響（発射時の衝撃、横加速度及び回転）によって、このメカニズムは破壊され得る。これを排除するため、砲弾の高コスト化のみならず、発射体に追加スペースを必要とし、重量を重くしてしまうことについての設計対策が必要である。

発射体ヘッド内の発生器は、独国特許出願公開第２５１８２６６号明細書及び独国特許出願公開第１０３４１７１３号明細書において提案されている。これらについての代替手段は、独国特許出願公開第７７０２０７３号明細書、独国特許出願公開第２５３９５４１号明細書、又は、独国特許出願公開第２８４７５４８号明細書で提案及び実施されているような圧電性結晶の使用である。

この点に関して、後の提案は、既に先行技術のエネルギー変換メカニズムを、エネルギー伝達システムに置き換える手法を選択しており、それは、砲口通過時以前に発射体へ必要なエネルギーを印加する。

本発明の目的は、簡潔な構造で最適なプログラミング及び／又は最適なエネルギー伝達を実行可能な発射体を実現することにある。

本目的は、請求項１から請求項４の特徴によって実現される。好適な実施形態は、従属請求項に示される。

本発明は誘導的及び／又は容量的なプログラミング及びエネルギー伝達の実行の考えに基づく。この目的を達成するために、発射体は、プログラミング信号を受信するセンサー及び当該センサーと電気的に接続され、且つプログラミングを実行するプロセッサーを有し、それによって発射体の爆発を所定の時刻に開始する。電気貯蔵装置は、供給電源をプロセッサーの電子機器に供給する。好適な実施形態において、この貯蔵装置は、砲身及び／又は砲口制退器を通過する間にそのエネルギーを受信する。

好適な実施形態において、導波管（砲身、砲口制退器、又は、砲身と砲口制退器との間及び砲口制退器にも取付けられ得る付加的部分）として使用される部分は、カットオフ周波数未満で使用される。独国特許出願公開第１０２００６０５８３７５号明細書によれば、発射体又は均等物の砲口速度を計測するためのこうした装置を備える方法は、既に公知である。この文献は、砲身又はランチャーチューブ、及び／又は、導波管（非常に高い導電性を備える壁を有する特徴的断面形状のチューブが導波管とみなされる。主として、四角形及び円形の導波管が技術的に幅広く使用される。）としての砲口制退器の部品の使用を提案しているが、適用可能な導波モードのカットオフ周波数未満で使用されている。国際公開第２００９／１４１０５５号は、この考えを実行し、更にＶ₀計測の二つの方法を組み合わせている。

その出願人による類似した出願は、プログラミング及びエネルギー伝達のための方法及び装置を開示している。それらは主に、プログラミング及び／又はエネルギー伝達のための構成要素の兵器への統合構造について扱っている。ここで、好適にはＶ₀計測は導波管によっても行われる。この場合において、こうした解決方法は、兵器のプログラミング及び発射体へのエネルギー伝達のための基礎を構成することができる。

本発明を、図による例示的実施形態を用いて詳細に説明する。図は略図を示す。

バンドパスフィルターを備える、第一変形例に係るプログラム可能な砲弾を示す。 エネルギー経路が接続された、図１のプログラム可能な砲弾を示す。 プログラミング経路が接続された、図２のプログラム可能な砲弾を示す。 砲弾のプログラミングの、又は、砲弾へのエネルギー伝達のプログラミングフローチャート図である。 砲弾のプログラミングの、又は、砲弾へのエネルギー伝達のプログラミングフローチャート図である。

図１から図３は、周波数ｆ₃を有するプログラミング信号及び／又は周波数ｆ₂を有するエネルギー伝達信号を受信するための少なくとも一つのセンサー２を備える発射体又は砲弾１を示す。センサーは、例えば、誘導的信号伝達のためのコイル、及び／又は、容量的信号伝達のための電極になり得る。符号７は、電子ユニット（プロセッサー）６及びエネルギー貯蔵装置５に電気的に接続された雷管（電気式）を示す。周波数ｆ₂を有する信号は、エネルギー貯蔵装置５にエネルギーを供給し、且つ、周波数ｆ₃を有する信号は、電子ユニット６を、例えば爆発時間でプログラミングする。エネルギー貯蔵装置５は、電子ユニット６及び雷管７に電源を供給する。

好適実施形態において、エネルギー伝達は、プログラミングの信号に変更され得る。図１の設計において、省スペースのため、同じセンサー２が両方の工程で使用できるように、周波数ｆ₃（ｆ₃≠ｆ₂）を有するプログラミング信号が使用される。こうして、この好適な実施形態において、一つのセンサー２のみが、プログラミングのためのみならず、発射体１の貯蔵装置５にエネルギーを提供するエネルギー伝達のためにも使用される。これは又、発射体１が砲身、砲口制退器等を通過する間のエネルギー伝達が実行される手段によって支持され、プログラミングは、時系列的にこのエネルギー伝達の後に実行される。二つの分離されたセンサーを使用し、それらを固定されるように接続する方法も可能である。

図１の好適な例示的実施形態によれば、発射体１におけるエネルギー入力（エネルギー伝達）は、周波数ｆ₂の受信を通して行われ、プログラミングは、周波数ｆ₃の受信を通して行われる。共通の受信センサー２が両方の周波数で使用されるため、バンドパスフィルター３、４が組み込まれており、周波数ｆ₂の信号を貯蔵装置５へパスさせ、又、周波数ｆ₃の信号を電子ユニット６へパスさせる。二つのバンドパスフィルター３、４は、こうして受信信号をその周波数に基づき分離する。

図２及び図３の第二実施形態において（ｆ₂ ≠ ｆ₃ 又は ｆ₂ ＝ ｆ₃に設定可能）、制御装置８が、バンドパスフィルター３、４の代わりに組み込まれており、この制御装置は、切替器９又は均等物によって個々の経路、すなわちエネルギー経路及びプログラミング経路に、切替手段を設ける。この点に関して、図２は、エネルギー経路の貯蔵装置５への接続を示し、図３は、センサー２の、プログラミング経路の電子ユニット６への接続を示す。

図４は、 ｆ₂ ≠ ｆ₃の状態のプログラミングシーケンスを示す。図５は、ｆ₂ ＝ ｆ₃の状態のプログラミングシーケンスを示す。プログラミング及びエネルギー伝達のための兵器の構造は、詳細には示されていない（出願人に関する２つの類似した出願において説明されている）。

詳細には示さないが、発射体又は砲弾若しくは破裂弾は、導波管内を飛翔する。導波管ＨＬ１内での発射体１へのエネルギー伝達は、第一ステップで実行される。図２及び図３の例示的実施形態に係るバンドパスフィルター３、４又は制御装置８のいずれも、この目的のために使用される。例えば、導波管ＨＬ２内のプログラミングが、次いで実行される。この二つの導波管は、一つに統合し、同じ導波管とすることもできる。導波管が複数配置され、順次的に通過させる場合（Ｎ＞１：Ｙｅｓに相当）、その工程が繰り返される。そうでない場合、発射体１は導波管を飛び出す。

プログラミング及びエネルギー伝達のため、一つの周波数（ｆ₂ ＝ ｆ₃）のみ使用される場合、発射体１内の電気経路は、交互に開閉させなければならない。最も簡潔な実施形態において、砲弾内のスイッチ８によってこれが実現される。ここでも、発射体１が導波管を飛び出す前に順次的に通過される（Ｎ＞１：Ｙｅｓに相当）複数の導波管が存在してもよい。

Claims (6)

1. プログラム可能な砲弾（１）であって、少なくともエネルギー貯蔵装置（５）と、電子ユニット（６）と、雷管（７）とを有し、且つ、更に、
   エネルギー伝達のため前記エネルギー貯蔵装置（５）へと送信され得る、周波数（ｆ₂）を有する信号を受信するため、及び、
   プログラミングのために周波数（ｆ₃）を有して送信された信号を受信し且つ該信号をプログラミングのため前記電子ユニット（６）へ送信するための、少なくとも一つのセンサー（２）を有し、
   前記プログラミング及び前記エネルギー伝達の両方が、カットオフ周波数未満で導波管として機能する砲身又は砲口制退器を、発射体（１）が通過する間に実行される、砲弾（１）。
2. 二つのバンドパスフィルター（３、４）が組み込まれており、一方のバンドパスフィルター（３）が、前記周波数（ｆ₂）を有する信号を貯蔵装置（５）へと通過させ、他方のバンドパスフィルター（４）が周波数（ｆ₃）を有する信号を前記電子ユニット（６）へと送信することを特徴とする請求項１に記載の砲弾。
3. 前記周波数（ｆ₂）を有する信号が貯蔵装置（５）に伝達され、且つ、前記周波数（ｆ₃）を有する信号が前記電子ユニット（６）に伝達されるように、切替スイッチ（９）を備える制御装置（８）が組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の砲弾。
4. 砲弾（１）へのプログラミングの方法及びエネルギー伝達の方法であって、少なくともエネルギー貯蔵装置（５）と、電子ユニット（６）と、雷管（７）とを有し、更に、
   周波数（ｆ₂）を有する信号を送信することによってエネルギーを発射体（１）に伝達するステップと、
   周波数（ｆ₃）を有する信号を送信することによって発射体（１）をプログラミングするステップと、
   少なくとも一つのセンサー（２）から、
   周波数（ｆ₂）を有する信号が前記エネルギー貯蔵装置（５）に送信されるステップと、
   周波数（ｆ₃）を有する信号が前記電子ユニット（６）に送信されるステップとを特徴とし、
   前記プログラミング及び前記エネルギー伝達の両方が、カットオフ周波数未満で導波管として機能する砲身又は砲口制退器を、前記発射体（１）が通過する間に実行される、少なくとも一つの前記センサー（２）を有する方法。
5. 前記送信が、フィルタリングによって実行されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記送信が、制御された切替手段によって実行されることを特徴とする請求項４に記載の方法。

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