JPS59501597A - 砲口速度計 - 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】 砲口速度計 背景技術 技術分野 本発明は砲弾速度を測定する装置、特に砲から発射された弾丸の砲口速度を測定 する装置に関する。

在来技術の説明 野砲で遠距離目標をねらう場合、砲口速度が射撃管制装置の中で重要なパラメー タである。代表的な射撃管制装置では砲口速度？常数と仮定し風データおよび目 標の射程の如くより明らかな変数を射撃管制装置に投入して砲の照準位置を算定 する。しかし装薬量の変動および砲弾重量の変動が一定タイブの火器において砲 口速度に相当大きな変化を生ずることがあるから砲口速度は一定ではない。また 個々の砲にあってもその有効寿命にわたって砲身の摩滅のために砲口速度特性が 異ってくる。短期間の間でも砲身温度の変化のために砲口速度に変動を生ずる。

砲口速度の変動という問題を克服するためには、直接に砲口速度を測定し、その 測定データを射撃管制装置に投入して精度を上げることが望ましい。光学、レー ダーおよびひずみゲージの３種類の速度測定方式が公知である。

光学・電子型砲口速度計は砲弾が元ビームをさえぎるように砲弾の進路に直角な １対の光ビームを用いる。１対の光検知器で感知される光ビームの遮断される時 間の間隔を用いて速度を計算する。しかし光学的感知方式は火薬の爆煙による妨 害を受けるし、また概して野戦用として充分な堅牢性を持たない。

砲弾が発射された後レーダーを砲弾に当て、砲弾から反射される信号の解析から 砲弾速度を決定して砲口速度を測定するためＪと、在来のレーダー装置を用いる ことができる。レーダ一方式は高価であり、またレーダー放射が砲の位置を知ら せることがら施設を常に危険にさらす。

砲口速度を測定するいま一つの技法はフープ応力をひずみゲージで測定する方法 である。砲弾を発射した時。

砲弾が砲身内を進むにつれて砲身に僅かな変形を生じ。

この変形がフープ応力を生ずるという観察に基づいて、この独特の方法がとられ ている。砲身上に隔置された２個のひずみゲージが通過する砲弾によって生ずる フープ応力を感知する。つぎにひずみゲージ間の距離を、砲弾がひずみゲージの 間を進むのに要した時間で除去して、砲口速度を決定する。

発明の開示 本発明は砲弾の速度を決定するための、単純、正確ｆＪ）つ堅牢な測定手段を与 える。本発明は砲弾の進路に磁界を作る装置と砲弾が通過する時の磁界の変化を 感知する磁気センサーとを含む。

本発明と共に使用する砲弾は、砲弾が磁界を通って発射される時に磁界に乱れを 生ずる磁性材を内蔵している。

本発明の一実施例は砲弾の進路に隣接して配置された単一の磁気センサーを含む 。センサーは砲弾が磁界に入る時に一つの乱れを検知し、砲弾が磁界から出る時 にもう一つの乱ｎを検知する。砲口速度は、砲弾の前縁と後縁とに対応する磁気 センサー出力の間の時期間隔を測定し、砲弾の既知の形状を用いて、決定される 。砲口速度は砲弾の有効長さを、測定した時期間隔で除して計算さイする。

本発明のいま一つの実施例は測定値が砲弾の形状とは無関係な、砲弾速度を測定 する装置を与える。本実施例は１対の磁界発生源と１対のセンサーを含む。砲弾 の進路に第１の磁界を作るために第１の電磁石その他の装置が用いらｎ１同じく 砲弾の進路に第２の磁界を作るために第２の電磁石その他の装置が用いられ、砲 弾の進路にそって第２の磁界は第１の磁界から既定の距離だけ離ｎている。第１ の磁気センサーは砲弾が第１のセンサーを通過する際の第１の磁界の変化を感知 し、第２の磁気センサーは砲弾が第２のセンサーを通過する際の第２の磁界の変 化を感知する。両センサーの出力の間の時期間隔を測定し、その時間でセンサー 間の距離を除して砲口速度を決定する。

図面の簡単な説明 第１図は砲口の外方端に取付けられた本発明の砲口速度計の長手方向の断面図で ある。

第２図は第１図の２−２線にそう本発明の一部分の拡入園である。

第３図は第１図の３−３線にそう本発明の拡大図である。

第４図は第１図の４−４線にそう速度計の一部分の拡大図である。

第５図は出力回路へ電磁式センサーを連結する機構の。

係合位置にある同連結機構を示す、拡大断面図である。

第６図は第１図の砲口速度計の一部分の拡大断面図である。

第７図は第１図に示される砲により発射することができる型式の砲弾の詳細図で ある。

第８図は第７図に示される型式の砲弾が第１図の速度セッサーを通過する特に速 度センサーが発生する電圧の波形である。

第９図は砲弾が直列に接続された１対の速度セッサーを通過する時に速度センサ ーが発生する電圧の波形である。

第１０図は砲口速度計および関連電子回路のブロック図である。

第１１図は砲口速度計と共に使用される電子回路の回路部分の説明図である。

第１２図は第５図の連結機構の、保合を屏かれた同機構を示す、拡大断面図であ る。

発明を実施するための最良の形態 第１図に示さ、１する本発明の砲口速度計ｔｌｏ）はステンレス嘱の如き非磁性 材から成形されて、砲弾が通過する軸方向に延在する通路を有する環形ハウジン グ（１１）を含む。

速度計（１０）は環形スリーブ（１８）により砲（１７）の砲口（１６）に固定 される。ハウジング（１１）の左端の半径方向フランジ（２２）と砲口（１６） の右部の半径方向フランジ（２３）とがスリーブ（１８）の環形溝（２４）には められて速度計ハウジング（１１）　％砲（１７）の端に固定している。スリ・ −ブ（１８）は２個の半円筒部分（１８ａ、　１８ｂ、第４図）から形成されて 、ねじを切られた孔（２９）にほめられる複数の押えねじ（２８，第１図および 第４図〕により結合される。

速度計ハウジンク−（１１）は砲弾が砲（１７〕から発射された時にガスを抜く ための複数の排気口（３０）をざむ。

速度計（１０）のハウジング（１１）の中にある１対の半径方向の孔（３６，３ ７，第６図）の中に１対のセンサー（３４゜３５、第１図、第４図、第６図）が はめこまｎている。各センサー（３４，３５）はコイルまたはワイヤ（４２ａ　 、　４２ｂ）を取付けられた永久磁石（４ｔ８．４１ｂ）を含んでいる。センサ ー（３４，３５）は板（４３，第１図、第４図、第６図）により孔（３６，３７ ）の中に固定されるが、板（４３〕の孔（４８）　ｆ通してそわぞｎハウジング （１１）のねじ付き孔（４９）に突出た複数の押えねじ（４７）によって板（４ ３）がハウジング（１１）に結合される。コイル（４２ａ、　４２ｂ）は接続電 線（５３〕と１対の出力リードｉ　（：５４．５５）により直列に接続されてい る。出力リード（５４，５５）は速度計ハウジング（１１）から導管（５９）を 通して、砲（１７）の下側に結合されたブラヶソＩ−（６０）へ延びている。ブ ラケット（６０，第１図）は砲（１７）の砲身（６７）に溶接その他の方法で結 合された１対の半径方向内方フランジ（６５，６６）を有するカラー（６１）を 含んでいる。外方ブラケット（７１〕およびシム（７２）がカラー（６１）に溶 接または図示されない装置により固定される。そｎらに結合されたブラケソ）　 （６０）および長管（７３）は砲身（６７）に固定される。砲身（６７）は複数 の連結支持材（７７ａ〜７７ｄ）に滑動自在にはめら孔ている。長管（７８）が シム（７９）に溶接または他の方法により結合さｎ、シム（７９）はつぎに溶接 または他の方法で支持材（７７ａ）に結合される。長管（７８，第１図〕の左端 も環形キャップ（８３）により支持材（７７ａ）に結合される。管（７８）の右 端（第１図、第５図、第１２図）に結合さｎた環形キャンプ（８４〕は管（７３ ）を滑動自在に受承する孔口（８５）を含む。管（７３）の左端（第５図、第１ ２図）は３個の長手方向の孔口（８９，９０，９１）を有するほぼ３角形をした ／＼ウジング（８６，第２図、第３図、第５図、第１２図）の孔口（８９）−’ に通して延在する。ねじ付き部分（７３ａ）にはめられたナツト（９５）および ロックワッシャ（９６）が／・ウジング（８６〕を管（７３）に固定する。１対 の信号電線が孔（９０，９１）にそれぞれはめこまｎた接続装置（９７，９８） を接続する。接続装置（９８）のみを説明するが、装置（９７〕も同様に作動す ると理解すべきである。

接続装置（９８）は孔口（９１）に滑動自在にはめこまれた外筒（１０１、第５ 図、第１２図）と外筒（１０１）に滑動自在にはめこまれたピストン（１０２） とを含む。外筒（ｌｏｔ）は絶縁材で作らｎ１孔口（９１）の内側に接着その他 の方法で固定される。円柱形ガイドビン（１０３）がねじ（１０７）により外筒 （１０１）の中にはめらｎ、ねじ（１０７）は第１の絶縁ワッシャ（１０９）の 孔口（１０８）と第２の絶縁ワッシャ（１１４）の孔口（１１３）　’）通して ガイドビンのねじ付き孔口（１１５）の中に延在する。円筒（１１９，第５図、 第１２図）が円柱形プラグ（１２０）によりピストン（１０２）の右端にはめこ まれ、プラグ（１２０）はピストン右端の孔（１２１）を通して円筒（１−１９ ）のねじ付き孔口（１２５）の中まで延在する。

円筒（１１９）とガイドビン（１０３）の肩（１２７）との間を接ぐはね（１２ ６）はピストン（１０２）とプラグ（１２０）とを孔口（９１）にあるワッシャ （１１４）から離れるように偏倚していで、砲が第５図に示される「休止」位置 にある時にプラグ（１２０）の先端（１２０ａ）をリセプタク／ｌ／　（１３２ ）の孔口（１３１）の中に移動させる。ハウジング（１３２，第５図）は１対の Ｌ字形絶縁ワッシャ（１３７，１３８）とハウジング右端にねじ付けられたナツ ト（１３９）とにより半径方向フランジ（１３３）に固定される。出力リード（ １４２）の一端はナツト（１３９）とワッシャ（１３８）との間に緊締されてハ ウジング（１３２）への電気接続を与える。出力リード（５５）はねじ（１０７ ）とワッシャ（１０９）との間に緊締されてガイドビンへの電気接続を与え、ば ＃、（１２６）はガイドビンと円筒（１１９）との間の電気接続を与える。

砲が発射されると砲身（６７、第１図）は左方へ反動で戻り、速度計（ｌＯ）、 管（７３）およびハウジング（８６）は左方・＼移動し、ハウジング（８６）は 孔口（８５）の中を第５図に示される位置から第１２図に示される位置まで移動 する。管（７３）とハウシング（８６）が左方へ動く際、プラク（Ｊ２０）の右 端（１２０ａ）はりセプタクル（１３２）の中に残り、ピストン（１０２）は第 ５図に示される位置に留るけれども、外筒（１０１）はその半径方向内方フラン ジ（１４３）がピストン（１０２）の半径方向外方フランジ（１４４）　ｉｃ接 するまて左方へ滑動し続ける。外筒（１０１）がそれ以上に動くとピストン（１ ０２）とプラグ（１２０）は左方へ引張られ、プラグの端（１２０ａ）はりセプ タクル（１３２，第１２図）から引出されてプラグ（１２０）とりセプタクル（ １３２）との間の電気的接触を絶つ。孔（１４８）とクリップ（１４９）を通し て管（７３）のねじ付き孔口（１５０）の中へ延びるねじ（１４７）が出力リー ド（５４，５５，第２図、第５図、第１２図）を。

砲の反動運動の間、定位置に保持する。

砲（１７）と共に用いらｎる砲弾（１５４，第７図〕は磁性材を含んで砲弾の後 縁（１６０）の近くに回転帯金（１５６）　ｆはめられた細長い本体部分（１５ ５）　ｆ有する。帯金（１５６）は真鍮その他の非磁性材で作られることができ る。砲弾（第７図）の先熾部分（１６１）がセンサー（３４，第１図。

第６図）を通過する時、永久磁石（４１ａ）の回りの磁界の乱れのためにコイル （４２ａ）の中に正電圧ピーク（１６２，第８図）が発生する。砲弾の帯金（１ ５６）の前縁（１６５）がコイル（４２ａ）を通過する時、磁石（４１ａ）の回 りの磁界が増大して負電圧ピーク（１６６、第８図）が発生する。帯金（１５６ ）の後縁（１６７）がコイＪＬ／　（４２ａ）を通過する時、コイル（４２ａ） は正のピーク（１７１）を発生する。砲弾の後端（１６０）の通過によりコイル （４２ａ）は負のピーク（１７２）を発生する。砲弾の速度はピーク（１６２， １７２）の間の時間と砲弾（１５４）の長さとを用いて計算し得るか、またはピ ーク（１６６、１７１）の間の時間と帯金（１５６）の前縁（１６５）および後 縁（１６７）の間の距離とを用いて計算することができる。

コイル（４２ａ）とコイル（４２ｂ）とが直列に（第６図〕接続されている時、 帯金（１５６）の前縁（１６５，第７図）がコイル（４２ａ、第６図）を通過す る際に出力リード（５４，５５）間に負のピーク（１６６ａ、第９図）が発生し 、前縁（１６５）がコイル（４２ｂ）を通過する際に出力リード（５４，５５） 間にもう一つの負のピーク（１７３）が発生する。砲弾の速度はピーク（１６６ ａ）およびピーク（１７３）の間の時間とコイル（４２ａ　）およびコイル（４ ２ｂ　）の間の距離とを用いて計算することができる。

第９図の電圧波形から砲弾速度を計算するのに用いることのできる電子回路は第 １Ｏ図のブロック図および第１１図の詳細回路図に開示される。コイル（４２ａ 、　４２ｂ）はピーク検知器（１７７、第１Ｏ図、第１１図）に接続され。

該検知器は第１の負の入力パルス（１６６ａ、第９図）に応答して始動パルスを 計算機（１７８）に送り、また第２の負の入力パルス（１７３）に応答して停止 パルスを計算機（１７８）に送る。始動パルスを受信した時点と停止パルスを受 信した時点との間の時間に、オツシレータ（１７９）が発生するサイクル数を計 算機（１７８）が勘定する。計算機（１７８）が数えたサイクル数とコイル（４ ２ａ、　４２ｂ）間の距離“ｄ”を用いて計算機は負パルス（１６６ａ、　１７ ３）を発生した砲弾の速度を決定する。個々の砲弾の速度が計算機（１７８）　 ｊこより出力ＩＪ　−ト（１８３）に与えられる。計算機は国々の砲弾の速度を 記憶し、最終の”ｎ”個の砲弾の速度を用いて平均速度を計算し、この平均速度 を計算機のもう１本の出力リード（１８４）に与える。平均速度を計算するのに 用いられる砲弾の数”ｎ”は計算機に記憶さｎたプログラムにより選ぶことがで き、この数は必要に応じて変更することができる。

ピーク検知器（１７７、第１１図）は動作増幅器（１８５）を含み、該増幅器は コイル（４２ａ、　４２ｂ）から送られたパフレス（第９図）を増幅してパルス の極性を逆転させる。増幅されたパルスはタイオード（１８９）により整流され 、負のピーク（１６６ａ、　１７３．第９図）から生ずる正パルスのみがコンパ レーク（１９０）の両人力に接がる。コンデンサ（１９１）がコンパレータ（１ ９０）の反転入力（４）における信号を非反転入力（３）；こおける信号より遅 らせる。コンパレーク（１９０）の入力（３）における正パルスがピーク値に達 して減じ始める時、入力（４）における上昇パルス（遅ｎたパルス）は出力（９ ）Ｉこおける電圧を高い値から低い値へ落とす。降下電圧は１対のインバータ（ １９５，１９６）に接がれフリップ・フロップをトグルすなわち状態変換される 。

第１の降下電圧（第９図の負ビーク１６６ａにより生ずる）はフリップ・フロッ プ（１９７）のＱ出力の電圧を低から高にトグルさせてＮＡＮＤケート（２０１ ）を働かせて、オソシレータ（１７９）からのパルスはケート（２０１）および インバータ（２０３）を通って複数のカウンタ（２０７〜２０９）のＣＰ大入力 接がる。コイル（４２ａ、　４２ｂ）からの第２の負パルス（１７３，第９図） がフリップ・７０ツブ（１９７）　ｉ　トグルさせてＱ出力において低電圧を生 じ、ＮＡＮＤケ−１−（２０１）が動作を止めてカウンタ（乏０７〜２０９〕の 計数を遮断する迄、オソンレータのパルスはカウンタ（２０７〜２０９）により 計数さイする。カウンタ（２０７〜２０９）からの最終勘定はマイクロプロセッ サ（２１３）に供給さｎ、該マイクロプロセッサは最終勘定を用いて砲弾の速度 を計算し、その速度情報を出力リート’　（１８３）に与える。マイクロプロセ ッサ（２１３）　ｉよまた先に発射された既定数の砲弾の平均速度を出力リード （１８４）に与える。本発明に使用し得るフリップ・フロップ（１９７）は幾つ かの製造会社で作られるモデル５４７４である。カウンタ（２０７〜２０９）の 各々は幾つかの製造会社で作られるモデル９３１６であることができる。本発明 に使用し得るマイクロプロセッサ（２１３）は米国カリホルニャ州すンタクララ 市インテル社（ＩｎｔｅｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）により作らｎるモデル８ ０８５である。

本発明は砲弾の通路に磁界を与えるために磁石を用いて、苛酷な戦場の状態下で 発射された砲弾の速度を正確に測定する装置を開示する。磁石に隣接するコイル は砲弾が磁界を通る時に磁界をゆがめることにより生ずる電気信号を生ずる。こ れらの信号および砲弾の長さを計算機が用いて、正確に砲弾速度を計算する。

本発明を実施するために考えられる最良の形態を本書に開示し記載したけれども 、本発明の主題と見なされる事項から逸脱することなく、改造および変更を為し 得ることは明らかである。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　磁性材を含む砲弾および該砲弾の通路として長手方向の内腔を有する砲身と 共に使用する砲口速度計であって、前記砲弾が移動する通路の一部分に磁界を発 生させる装置と：該磁界の変化を検知し、該磁界の変化に応答して信号を発生す るセンサーと；該センサーを該磁界に隣接して取付けるための装置と：前記発生 した信号を用いて前記砲弾の速度を計算する装置；を含有する速度計。 ２　前記磁界が前記砲身の砲口に隣接しており、前記センサーが前記磁界内に取 付けられている、請求の範囲第１項に記載の速度計。 ３　前記センサーが前記磁界内に取付けられた電線コイルを含んでいる請求の範 囲第１項に記載の速度計。 ４　＠記砲弾の一部分の回りにはめられた非磁性帯金を含み、該非磁性帯金が前 記磁界を通過する際、前記発生した信号に不連続性を与えるようになっている、 請求の範囲第１項に記載の速度計。 ５　前記非磁性帯金の長さと前記信号の不連続性とを用いて前記砲弾の速度を特 徴する請求の範囲第４項に記載の速度計。 ６　磁性材を含む砲弾および前記砲弾の通路として長手方向の内ｃｙ−ｃ有する 砲身と共に使用する砲口速度計であって：回りに電線コイルを巻かれた磁気心と ；前記砲身の前記内腔に隣接する磁界を性して、前記磁界内を通る前記砲弾の運 動が前記コイルに電気信号を発生するように、前記内腔の砲口に隣接して前記磁 気心を取付ける装置と：前記磁界を通って移動する際に前記砲弾の速度を決定す るために前記電気信号を用いる計算機装置、を含有する速度計。 ７　前記砲弾の前部が前記磁界を通過する際に前記コイルが第１の信号を発生し 、前記砲弾の後部が前記磁界を通過する際に前記コイルが第２の信号を発生し％ 前記計算機が前記第１および第２の信号と前記砲弾の長さとを用いて前記砲弾の 速度を決定する。請求の範囲第６項に記載の速度計。 ８　磁性材を含む砲弾および前記砲弾の通路として長手方向の内腔を有する砲身 と共に使用する砲口速度計であって：電線コイルをほめらｎたｌ対の磁石と：前 記砲弾が順次に通過する１対の磁界を与えるように前記砲身に隣接して、第１の 磁石を前記砲身の砲口の直近に第２の磁石を前記砲口から離して前記１対の磁石 を隔置関係に取付ける装置と；前記砲弾が前記磁界を通過する際に前記コイルが 発生する電°気信号を用いて前記砲弾の速度を決定するために前記コイルに接続 される計算機装置；を含有する速度計。 ９　前記砲弾の一部分の回りに取付けられて、前記砲弾が前記磁界を通過する際 に前記コイルの各々に別個の信号を与える、非磁性帯金を含む、請求の範囲第８ 項に記載の速度計。 １０　前記コイル間の距離と前記コイル内の前記電気信号の時期とを用いて前記 砲弾の速度を特徴する請求の範囲第８項に記載の速度計。