JPH0271114A - 超音速飛行体の通過位置検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、射撃場で使用する銃等から発射された弾丸等
の飛行体の通過位置を検出する飛行体の通過位置検知方
法に関するものである。

［従来の技術］ 射撃場に於ける射撃練習では射撃結果を射撃手に知らせ
ることは、射撃技術を向上させる上で重要なことである
。

従来、射撃結果の評価については、射撃後的に残った弾
痕を双眼鏡で観察する等していた。

又は、標的を設置する監的濠に人員を配置して弾着の評
価を行い、電話等により評価の内容を射手側連絡してい
た。

［発明が解決しようとする課題］ 然し、的に残った弾痕を双眼鏡で観察する場合、−売筋
の結果を知り得す、総合的な評価となってしまう後者の
方法では観察作業が煩雑であると共に時間的な遅れがあ
る為、射撃中に修正して技術の向上を図るということは
できなかった。

本発明は斯かる実情を鑑み、超音速飛行体が飛行する際
に生じる衝撃波を利用し、飛行体の通過位置を電気的に
検知可能とし、検知した電気的信号を演算表示装置等に
入力し、射撃手に射撃結果を直ちに知らせ得るようにし
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、超音速飛行体の飛行方向と交差する平面内に
少なくとも３個の圧力感知器を配置し、これら圧力感知
をうち２個を１組とし少なくとも２組の圧力感知器の組
合わせを作り各組の圧力感知器のそれぞれで前記飛行体
か発する衝撃波を感知する様にすると共に各組での２個
の圧力感知器の衝撃波を感知した時間の差を求め、各圧
力感知器の組で求めた差と前記飛行体の速度及びマツハ
数より前期圧力感知器が配置された平面内に含まれる２
つの双曲線を求め、該２つの双曲線の交点を超音速飛行
体の通過位置として求めることを特徴とするものであり
、又圧力感知器を交差する仮想線上に対峙配置し又り字
状に配置し又−直線状に配置したものである。

［作　　用］ 各組の２つの圧力感知器か時間差をもって衝撃波を検知
し、この時間差をもとに圧力感知器の位置を焦点とする
、二つの双曲線を求め、該２つの双曲線の交点を算出す
ることにより飛行体の通過位置を特定する。

［実　施　例Ｊ 以下図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。

第１図に示す様に弾丸等の飛行体５か超音速で飛行する
と、飛行体５を頂点とする円錐状の衝撃波６が形成され
る。この衝撃波６は高密度高圧力の空気の膜層であり、
圧力感知器により感知可能で圧力感知器の出力状態を監
視することで飛行体５の通過を検知することができる。

第２図に於いて飛行体５の飛行路を直角に横切る平面内
に含まれ、且直交する仮想線７．８のそれぞれの線上に
圧力感知器１．３及び２，４を対峙させて配置する。圧
力感知器１，３との距離を２ｆ１、圧力感知器２．４と
の距離を２ｆ２とする。

今、仮想線７，８を含む平面を座標面とし飛行体５か該
座標面のＰ点を通過したとする０通過点Ｐと圧力感知器
１３との距離をｕｌ、ｗ、とじ、この２つの距離の差を
２ａ１とすれば、通過点Ｐは圧力感知器１．３を焦点と
する。双曲線上の一点である。

双曲線の一般式は、 但しｂ＋　２＝ｆ１２ａ＋　２−　（２）次に、飛行体
５の速度をＶＢ、音速をＶ５、衝撃波６の頂角を２γと
するとし、飛行体５が座標面を通過後ｔ１の時間か経過
した時に、圧力感知器１が衝撃波６を感知し、ｔ３時間
後圧力感知器３が衝撃波６を感知したとすると、ｕｌ　
＝Ｖ、ｔ１ｔａｎγ Ｗ１＝Ｖｓ　ｔ　３　ｔ　ａ　ｎ　７ であり、マツハ数Ｍ＝Ｖ、／Ｖ、、 ｓｉｎγ＝１／Ｍより、 又、２ａ１＝ｗＨ−ｕｌから 従って、通過点Ｐを含む一つの双曲線の式は同様に通過
点Ｐを含み、圧力感知器２．４を焦点とするもう一つの
双曲線は、圧力感知器２．４と通過点Ｐ迄の距離をｕ２
、Ｗ２、距離の差を２ａ２とすれば、 式（５）、（６）より、 而して、式（４）、（７）の交点は飛行体５の通過点Ｐ
に外ならない。

更に、飛行体５の速度■８は計算式、或いは実験式等で
求めておけは、Δｔｘ、Δｔ、は圧力感知器１，３及び
２，４かＷＩ撃波を感知した時点の時間差を計測するこ
とで求められるので、通過点Ｐを算出することかできる
。尚、式（４）（７）の交点は複数求められるか、圧力
感知器１．２，３．４の感知した時期の大小を判別すれ
は１点に特定できる。

次に、飛行体５か座標面に対し、無視できない程度に傾
斜して通過した場合について考察する。

第３図は圧力感知器１，３を結ぶ線上の点Ｐを座標面に
対し直角に通過した場合と傾斜角φで通過した場合の比
較を示しており、直角に通過した場合は圧力感知器１が
衝撃波６を感知した後Δを後に圧力感知器３か衝撃波６
を感知するが、傾斜角φで通過した場合圧力感知器１．
３が衝撃凝６を感知する時間差はΔｔ′　（くΔｔ）で
ある。この為、前記した式（４）、（７）で通過点を求
めるとＥだけ中心側にすれなＰ′であると判断して誤差
Ｅを生じてしまう。

以下傾斜角φか無視できない場合の通過点Ｐの求め方を
第４図、第５図に於いて説明する。

飛行体５が座標面に対しＸ軸方向にφｘ、Ｙ軸方向に対
してφＹの角度で傾斜して通過したとする６ Ｘ’−Ｙ’面は飛行体５がＸ軸方向について垂直入射す
るｍＹ軸を中心にφ８回転させたものであり、ｘ”−ｙ
”面はＸ軸Ｙ軸両方について垂直入射する様Ｘ′軸を中
心にφ７回転させた仮想座標面で、１’、２’、３°、
４°及び１−２°’、３”４“は各仮想座標面での圧力
感知器である。

各座標面の各圧力感知器に到達する衝撃波の時刻を、し
１　、ｔｚ、ｔａ、ｔａ、ｔ＋ｔ２　　　、ｔｚ　　　
、ｔａ’　、ｔ＋　　“　　ｔ　２／′ｔ３　”　、　
ｔａ　”とし各座標面での対応する圧力感知器に到達す
る衝撃波の時間差を考える。

Δｔｘ　　−Δｔｘ （ｔ：＋　′　　ｔ＋　　ｉ　　　（ｔ＋　　　ｔ＋　
　）＝（ｔａ　　ｈ　）＋（ｔ＋　　ｔ＋　’　）　　
・・・（８）Δし、　　−Δｔｙ （ｔＡ　　ｔ２Ｎ　　　（ｔａ　　ｔｚ）（ｔ４ｔａ）
＋（ｔ、＋　　ｔ２’）　　・・・（９）Δｔｘ”−Δ
ｔｘ （ｔａ”　　ｔ＋’ｌ　　（ｔｚ’　　ｔ＋　′）（ｔ
ａ”−ｔｑ’）＋（ｔ＋　’−ｔ＋’′）・・・（１０
）Δｔ７″−Δｔｙ （ｔＡ”　　ｔｚ”）　　（ｔａ　　　ｔ２′）（Ｌル
”−ｔ４’）＋（ｔｚ　　ｔ＋’ｉ・・・（１１）式（
８）　　（９）　　（１０）　　（１１）を第４図との
比較に於いて検討する。第４図は座標面を上方より見下
ろしたものである。

第４図よりｔａ　　−ｔｆｆの間に進んだ距離は、３３
′であり、ｔ＋　−ｔ＋　’の間に進んだ距離は、１１
′である０丁３’、１１’はそれぞれＦｓｉｎφＸであ
り、座標面Ｘ’−Ｙ’を通過する飛行体５の水平分速度
は、ｖＢｃｏｓφＹ、従って、 ΔＬＸ　−Δｔｘ ２Ｆ１ｓｉｎφｘ／ＶｏＣＯ５φ、　　・（ｉ２）式（
１２）は通過点Ｐの如何を問わすφ８、φ７の値で決定
されることが分かる。又、座標面ｘ’−ｙ′については
圧力感知器２．４と２°、４間で位置の移動はないので Δｔｙ　　−Δｔｙ”Ｏ・・・（１３）同様にして座標
面Ｘ’　−Ｙ’とｘ″−Ｙ″との間の時間差Δｔｘ”−
Δｔｘ′−ΔＬ、″Δｔ、Ｙ′を考えると、 Δし、−Δｔｘ　　　＝Ｏ・・・（１４）Δｔｙ”−Δ
ｔｙ′＝２Ｆ２”ｓｉｎφＹ／Ｖ１１２Ｆ２　ｃｏｓφ
ｖ　ｓｉｎφｙ　／Ｖａ　　・＝　（ｉ５　）更に、座
標面Ｘ−Ｙとｘ”−ｙ”との間の時間差を考慮すると、 Δｊｘ”−Δｔｘ ２Ｆ＋ｓＬｎφｘ／Ｖｅｃｏｓφ、　　　・（１６）Δ
し、−Δｔｙ ＝２Ｆ２ｃｏｓφｖ　ｓｉｎφｙ　／ＶＢ　　　”・（
１７）又、両座標面間の通過点Ｐの座標の関係は、ｘｃ
ｏｓφＸ ・・・（１８） ｙ”＝ｙ　ＣＯ５φＹ （ｙ−ｘｓｉｎφｘ　ｔａｎφＹ）ＣｏＳφＹ・・（１
９） 第５図のＸ”−Ｙ”座標面で ｕｌ　″、ｗ１″の差を２ａ＋”とする従って、通過点
ＰはＸ”Ｙ”座標面上では次式に示す双曲線上にある。

ここで ｂ＋”＝ｎ−−丁：菰−７ Ｆ、”＝Ｆ１　ｃｏｓφ８ 次　に、 １４２　”　、Ｗ２　”の差を２ａ２″とする従って、
通過点ＰはＸ　／１ 示す双曲線上にある。

Ｙ”座標面上では次式に ここで ｂ２”＝ｎ町−Ｔ＝訂−丁 Ｆ２　”＝Ｆ２　ｃｏｓφＹ 式（２０＞　　（２１）の交点より座標面Ｘ”−Ｙ”上
での通過点か求められ、式（２０）　　（２１）に式（
１８）　　（１９）を代入して、交点を求めれば座標面
Ｘ−Ｙ上での通過点Ｐか写像され求められる。

ここで、前記傾斜角φについては弾丸等初速が与えられ
て飛行するものは目的位置迄の距駿か分かれば弾道方程
式により計算によって求めることができる。

尚、圧力感知器の配置は種々考えられ、第６図で示す如
く、圧力感知器２１，２２．２３．２４をＬ字状に配置
してもよく、或は、圧力感知器３１．３２３３を一直線
上に配置してもよい。

又、圧力感知器より得られる結果を基に通過位置を算出
する演算装置、該演算装置の演算結果を射手側に伝送す
る伝送装置、結果を表示する表示装置等を設けてもよい
ことは勿論である。

「発明の効果」 以上述べた如く本発明によれば、超音速で飛行する飛行
体の衝撃波を利用して、飛行体の通過位置を検出する様
にしたので、射撃の完了を待って結果を評価する等の必
要がなく、通過直後に直ちに結果を知り得ると言う優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音速飛行体か発生する衝撃波の説明図、第２
図は本発明の原理を示す説明図、第３図は座標面に傾斜
をもって通過した場合に生ずる誤差の説明図、第４図、
第５図は座標面を回転させたときの各座標面の関係を示
す図であり、第５図（Ａ）は座標面Ｘ−Ｙを正面から見
た図、同図（Ｂ）は座標面Ｘ−ＹとＸ′−Ｙ′との関係
を平面的に見た図、同図（Ｃ）は座標面ｘ’−ｙ’を正
面から見た図、同図（Ｄ）は座標面Ｘ’−Ｙ’とＸ”−
Ｙ”との関係を平面的に見た図、同図（Ｅ）は座標面Ｘ
”−Ｙ”を正面から見た図、第６図、第７図は圧力感知
器の他の配置例を示す説明図である。 １．２，３．４は圧力感知器、５は飛行体、６は衝撃波
、７．８は仮想線を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超音速飛行体の飛行方向と交差する座標面内に少な
   くとも３個の圧力感知器を配置し、これら圧力感知器の
   うち２個を１組とし少なくとも２組の圧力感知器の組合
   せを作り、各組の圧力感知器のそれぞれで前記飛行体が
   発する衝撃波を感知する様にすると共に各組での２個の
   圧力感知器の衝撃波を感知した時間の差を求め、各圧力
   感知器の組で求めた差と前記飛行体の速度及びマッハ数
   より前記圧力感知器が配置された平面内に含まれる２つ
   の双曲線を算出し、該２つの双曲線の交点を超音速飛行
   体の通過位置として求めることを特徴とする超音速飛行
   体の通過位置検知方法。 ２）座標面を傾斜角をもって飛行体が通過する場合に於
   いて、前記座標面を回転させ飛行体飛行路に対して垂直
   な仮想座標面を想定し、該仮想座標面で仮想双曲線を求
   め、更に該仮想双曲線を前記座標面に転写して該座標面
   での交点を求める様にした請求項第１項記載の超音速飛
   行体の通過位置検知方法。 ３）圧力感知器を、交差する仮想線のそれぞれの仮想線
   上に対峙せしめて配置した請求項第１項記載の超音速飛
   行体の通過位置検知方法。 ４）圧力感知器をＬ字状の仮想線上に少なくとも３個配
   置した請求項第１項記載の超音速飛行体の通過位置検知
   方法。 ５）圧力感知器を一直線状に配置した請求項第１項記載
   の超音速飛行体の通過位置検知方法。