KR20120120275A - 발사체의 프로그래밍을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

발사체의 프로그래밍을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명을 유도식으로 또는 용량식으로 발사체(5)를 프로그래밍하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 도파관(2, 11)이 프로그래밍을 위해 사용되며, 전자기장은 상기 도파관 내에서 집중된다. 사용되는 프로그래밍 유닛(1)은 예컨대 포구 브레이크(6) 전방에서 포구의 영역에 위치하고/위치하거나 통합되는 것이 바람직한 적어도 하나의 도파관(2, 11)으로 이루어진다. 전송을 위한 송신용 커플러(3)는 신호 발생장치(4)에 의해 입력을 받는다. 발사체(5)와 관련된 정보는 변조기(18)에서 캐리어 주파수(f1)로 변조된다. 발사체(5)에/발사체 상에 통합되는 수신용 커플러(8)는 발사체(5)에 있는 저장장치 또는 프로세서(19)에 전기적으로 상호접속된다. 상기 수신용 커플러는 변조된 신호를 수신하고 이를 프로세서(19)에 송신하는데, 이때 결과적인 프로그래밍이 이루어진다.

Description

발사체의 프로그래밍을 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PROGRAMMING A PROJECTILE}
본 발명은 포신 및/또는 포구 브레이크(muzzle brake)를 통해 통과하는 동안 발사체(projectile)를 프로그래밍하는 문제에 관한 것이다. 관련된 장치는, 더욱이 V0 측정에 대해 적절하며, 대체로 발사체에 에너지를 전달하기에 또한 적절하다.
프로그래밍 가능한 탄약에 있어서, 그 폭발(detonation) 시간 및/또는 비행 경로에 관한 정보는 발사체에 통신되어야만 하는데 - 다시 말해서 발사체에 프로그래밍되어야 한다. 측정된 포구 속도(V0)로부터 폭발 시간이 산출되는 시스템에 있어서, 상기 정보는 포구 이후에 및/또는 비행 이후에 중계될 수 있다. 대포 포신으로부터 빠져나오기 이전에 프로그래밍이 이루어지면, 대체로 발사체는 프로그래밍 유닛을 지나 포구 속도(V0)로 비행하며, 이에 따라 프로그래밍 유닛에 대해 운동하게 된다.
공지된 프로그래밍 유닛은 CH 691 143 A5에 설명되어 있다. 전송 코일의 도움을 받아, 상기 정보는 발사체 내의/발사체 상의 매칭 코일을 통해 유도식으로 전송된다. 이러한 프로그래밍 유닛은 무거운 구조를 갖는데, 이는 질량 및 토크를 고려할 때 대포에 악영향을 줄 수 있다. 동시에, 프로그래밍 유닛의 차폐되지 않은 전송 코일은 원치 않는 복사를 초래할 수 있는데, 왜냐하면 상기 코일은 또한 안테나로서 작용하기 때문이다. 복사 신호(radiated signal)는 탐지될 수 있고, 대포의 위치에 관한 결론은 이로부터 도출될 수 있다.
WO 2009/085064 A2로부터, 광 비임의 전송에 의해 프로그래밍이 이루어지는 방법이 공지되어 있다. 이를 위해, 발사체는 그 둘레 상에 광학 센서를 구비한다.
이전에 공개되지 않은 DE 10 2009 024 508.1은, 특히 중간 구경(caliber) 범위에서 이러한 발사체 또는 탄약의 발사체 각인(projectile imprinting)을 이용하여, 말단 단계 안내식 탄약(terminal phase-guided ammunition)의 탄알(round)의 궤적을 보정하기 위한 방법과 관련된다. 전술한 문헌에서는, 개별 발사체에 대한 지구 자기장의 방향과 관련하여 추가적인 정보를 전송하기 위해, 제1 연사(연속된 발사, 신속한 개별 발사) 이후에 그리고 그렇게 하는 동안에 각각의 개별 발사체와 별도로 통신하는 것이 제안된 바 있다. 발사체 각인은 발사체의 빔 유도 안내(beam-riding guidance)의 원리를 이용하여 이루어진다. 이러한 과정에 있어서, 각각의 발사체는 단지 해당 발사체에 대해 의도된 안내 비임만을 판독하며, 추가적인 정보를 이용하여 공간에서 그 절대 롤 자세(absolute roll attitude)를 결정할 수 있고, 이에 따라 보정 펄스의 보정 트리거링을 달성한다.
예를 들면 마이크로파 트랜스미터에 의한 대안적인 전송 가능성은, 다른 자료들 중에서 EP 1 726 911 A1로부터 당업자에게 공지되어 있다.
비행 중의 프로그래밍은 결과로서 실제 기술적으로 가능한 반면, 이는 그럼에도 불구하고 또한 단순한 방해를 받는다.
본 발명의 목적은, 간단한 구조로 최적의 프로그래밍을 가능하게 하는 시스템을 제조하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1 및 청구항 6의 특징을 통해 달성된다. 유리한 실시예는 종속 청구항에서 제시된다.
본 발명은, 발사체가 대포 포신 또는 포구 브레이크를 통과하는 동안 유도식으로 및/또는 용량식으로 프로그래밍을 수행한다는 사상에 기초한다. 도파관에서 전자기장이 집중되기 때문에 프로그래밍을 위해 도파관을 이용하는 것이 제안된 바 있다.
발사체 등의 포구 속도를 측정하기 위해 컷오프 주파수 미만에서 도파관을 이용하는 것은 DE 10 2006 058 375 A로부터 이미 공지되어 있다. 이 문헌은 대포 포신 또는 발사장치 튜브 및/또는 포구 브레이크의 부분을 도파관으로서 이용하는 것을 제안하지만(벽의 전기 전도도가 매우 양호한 특징적인 단면 형상을 갖는 튜브는 도파관으로서 간주됨. 주로 정사각형이며 둥근 도파관이 기술적으로 널리 이용됨), 이는 적용 가능한 도파관 모드의 컷오프 주파수 미만에서 작동된다. WO 2009/141055 A도 또한 이러한 사상을 담고 있으며 V0를 축정하는 2가지 방법을 조합한다.
도파관은 이제 V0 측정을 위해 사용될 뿐만 아니라 본 발명에 따라 프로그래밍을 위해서도 역시 사용된다. 도파관 이외에도, 프로그래밍 시스템 또는 프로그래밍 장치는 신호 발생장치에 의해 전력이 공급되는, 프로그래밍을 위한 송신용 커플러를 구비한다. 프로그래밍 대상인 발사체는, 기능적으로 송신용 커플러에 접속되어 있는, 프로그래밍을 위한 수신용 커플러를 구비한다. 또한 발사체에는 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서 등이 위치하게 되는데, 이는 수신용 커플러에 의해 포착된 신호를 평가하고 발사체를 프로그래밍한다. 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 프로그래밍은 도파관에 기능적으로 접속되어 있는 수신용 커플러로부터의 시험 신호의 도움을 받아 검증될 수 있다.
프로그래밍을 위한 도파관은 대포 포신, 포구 브레이크, 또는 포구 브레이크의 시작부와 대포 포신의 단부 사이의 추가적인 부분일 수도 있고, 또한 포구 브레이크의 단부에 부착될 수도 있다. 포구 브레이크의 개구 이전의 영역에서의 통합은, 예컨대 발사체 또는 포탄에 대한 에너지 전달이 또한 제공될 때 바람직한 것으로 입증되었다.
V0 측정의 경우에서와 같이, 신호 발생장치(예컨대, 발진기)는 도파관의 최저 컷오프 주파수 미만인 일정한 중앙 주파수로 신호를 제공한다. 송신용 커플러(코일, 쌍극자, 등)의 기하학적 형상 및 유형에 따라, 다수의 도파관 모드(TEmn, m = 0, 1, 2, … 그리고 n = 1, 2, 3, …)가 여기된다. 신호 발생장치는 연속파 작동[CW(continuous wave) 작동]에서 캐리어를 생성하거나, 또는 변조된 신호를 발생시킨다.
하나 이상의 도파관의 도움을 받아 V0 측정을 행한다고 가정하면, 프로그래밍은 V0 측정 이후에 이루어져야만 한다. 마찬가지로, 이때 포구 브레이크 이후에 프로그래밍을 위한 도파관을 통합하는 것이 바람직하다는 것이 입증되었다.
바람직하게는, 포구 속도 V0 자체가 발사체 이전에서 및/또는 이후에서 측정 또는 결정될 수 있다. 발사체 이전에서 측정하는 경우에 있어서, 발사체의 선단부는 도파관을 통과할 때 자기장에 영향을 준다는 사실을 고려한다. 발사체 이후에서 측정하는 경우에 있어서, 베이스의 실질적으로 평평한 또는 평면적인 표면이 이용되는데, 이는 발사체의 선단부의 형상과 무관하게 측정이 이루어진다는 것을 의미한다. 이러한 과정에 있어서, 베이스는 전술한 전자기장에 영향을 준다. 각각의 경우에 있어서, 이러한 변화는 수신용 커플러에 의해 감지되며 분석 장치에 제공된다. 이러한 방법은 WO 2009/141055 A1로부터 공지되어 있다. 이를 위해 발진기로부터 신호를 수신하는 송신용 커플러와 수신용 커플러 사이의 거리는 가변적이며, 도파관의 모드 선택에 따라 개별적으로 선택될 수 있지만, 구경(caliber), 도파관의 내부 치수 및 주파수에 따라 좌우된다.
더욱이, 상기 장치는 에너지 전달 시스템으로 보강될 수도 있고 에너지 전달 시스템과 조합될 수도 있다. 프로그래밍 가능한 탄약에 있어서, 에너지는 발사체에 통합되는 전자장치를 위해 그리고 폭발 트레인(detonating train)의 기동을 위해 발사체에 제공되어야만 한다. 이러한 전달은 바람직하게는 유도식으로 및/또는 용량식으로 이루어지는데, 이를 위해 도파관이 사용될 수 있다. 에너지 전달을 위해, 이미 존재하는 송신용 커플러 또는 추가적인 송신용 커플러가 사용되는데, 이러한 커플러는 필수적인 에너지를 제3 주파수의 형태로 발사체에 있는 센서에 인가하며, 이 에너지는 다음으로 센서에 전기적으로 접속되어 있는 저장 장치를 충전시킨다. 이를 위해, 에너지 전달은 프로그래밍 이전에 이루어져야만 하며, 따라서 프로그래밍을 위한 도파관은 포구 브레이크의 단부에 고정되는 것이 바람직하다는 것이 입증되었고, 그 결과 에너지 전달과 프로그래밍 사이의 간격은 프로그래밍을 수행하기에 충분하게 된다.
도파관에서의 전자기장 집중의 결과로서, 필요한 신호 대 잡음 비(S/N; Signal-to-Noise ratio)에 대해 요구되는 에너지 공급이 감소하게 된다. 컷오프 주파수 미만의 주파수를 선택하는 것을 고려하면, 단지 외부로의 소량의 복사만이 존재하며, 프로그래밍은 방해에 대해 더욱 내성을 지니게 된다.
본 발명에 따르면, 간단한 구조로 최적의 프로그래밍을 가능하게 하는 시스템을 제조할 수 있다.
도면과 함께 예시적인 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명할 것이다. 도면은 개략도를 제시한다.
도 1은 프로그래밍 유닛이다.
도 2는 프로그래밍 시퀀스를 나타내기 위한 과정 흐름도이다.
도 3은 V0를 측정하는 장치 및 또한 에너지 전달 장치의 연장부이다.
도 1은 프로그래밍 유닛 또는 프로그래밍 장치(1)를 도시한 것이다. 프로그래밍 유닛(1)은 적어도 하나의 도파관(2) 또는 도파관 세그먼트(들)뿐만 아니라 적어도 발진기(4)에 의해 주파수(f1)가 제공되는 송신용 커플러(3)로 이루어진다. 참조 번호 5는 발사체를 나타내는데, 프로그래밍 유닛(1)을 통해 전달되는 동안 발사체에는 전제조건 정보 - 예컨대, 폭발 시간 - 가 부여된다. 이러한 구조에서의 도파관(2)은 (발사 방향에서 볼 때) 포구 브레이크(6)(존재한다면) 이후에 배치될 수 있거나, 또는 포구 브레이크(6)와 대포 포신(7) 사이에 통합될 수 있다(도 4 참고; 통합되지 않을 때의 에너지 전달을 위한 장치와 유사함).
작동 모드 또는 프로그래밍 방법은 다음과 같다.
신호의 주파수(f1)는 관련 도파관 모드의 컷오프 주파수 미만이다. 이에 따라 프로그래밍은 포구 속도 V0의 크기와 무관하며, 주파수는 0 Hz보다 커지게 된다. 이는 저속 발사체의 V0뿐만 아니라 고속 발사체의 V0가 프로그래밍에 아무런 영향을 미치지 못하는 결과를 초래한다. 주파수가 f1인 캐리어는 정보를 이용하여 변조되며(18), 변조된 신호는 다음으로 송신용 커플러(3)에 제공된다. 송신용 커플러(3)는 이제 도파관(2)에서의 대응하는 전자기장을 여기시키거나 자극한다. 발사체(5)가 도파관(2)을 통과할 때, 발사체(5)는 발사체(5)에 위치하는 수신용 커플러(8)를 이용하여 용량성 및/또는 유도성 커플링을 통해 비접촉 방식으로 신호를 수신한다. 이러한 목적을 위해 적절한 것은, 예컨대 발사체 또는 포탄(5) 상의 코일, 발사체(5) 내에/상에 통합되는 쌍극자, 또는 슬롯 안테나(슬롯이 표면 내로 통합됨) 등이다. 발사체(5)에 있어서, 발사체(5)에서의 프로그래밍을 수행하는 프로세서(19) 등은 수신용 커플러(8)에 전기적으로 접속된다.
도파관(2)에/도파관 상에 위치하게 되는 수신용 커플러(9)에 의해 수신되고 커플러(9)에 접속되는 수신 장치(10)에 의해 전송되는 시험 신호는, 프로그래밍을 시험하기 위해 사용될 수 있지만, 단지 조건부로 필요할 뿐이며, 이에 따라 이러한 시험은 또한 생략될 수도 있다. 도 2는 이러한 프로그래밍의 시퀀스를 개략도로 도시한 것이다.
추가적인 개선에 있어서, 프로그래밍은 에너지 전달 및/또는 V0 측정과 조합될 수 있다. 이는 도 3에 반영되어 있다.
V0 측정 및 에너지 전달 양자를 위해 사용되는 주파수들(동일함, 즉 f2 = f3)이 이미 최적인 경우, 주파수 f2 및 f3는 바람직하게는 유사한 방식으로 V0 측정 및 에너지 전달 양자에 대해 최적화된다.
프로그래밍은 예컨대 장치(20)에 의한 V0 측정 이후에 그리고 에너지 전달 유닛(21)에 의한 에너지 전달 이후에 적시에 이루어지기 때문에, 측정 및 전달을 위한 구성요소들(커플러들)은 발사체의 운동 방향으로 프로그래밍을 위해 도파관(2)의 전방에서 측정 및 프로그램 장치 내에 통합되어야 한다. 대포 포신(7)과 기존의 포구 브레이크(2) 사이에 추가적인 도파관(11)을 통합하는 것은 입증된 구성이라는 것이 제시된 바 있다. 이러한 도파관은 전술한 구조에서 장치(20) 및 유닛(21) 양자의 구성요소이다.
발사체(5)가 도파관(11)을 통과할 때, 포구 속도(V0)는 송신용 커플러(12) 및 수신용 커플러(13)에 의해 공지된 방식으로 측정된다. 이를 위해, 송신용 커플러(12)에는 신호 발생장치(22)에 의해 주파수(f2)가 제공된다. 측정을 위해 요구되는 수신 신호는 수신용 커플러(13)에 의해 수신되고 분석 유닛(16)으로 진행하게 된다. 이로부터 결정되는 포구 속도는 프로그래밍 유닛(1)에 제공될 수 있으며 정보 신호로서 변조기(18)를 통해 주파수(f1)를 갖는 캐리어로 변조된다.
추가적인 에너지 전달에 있어서, 발사체(5)는, 추가적인 신호 발생장치(23)로부터 주파수가 f3인 신호를 수신하는 센서(14)를 구비하고 발사체(5)에 있는 저장 장치(15)를 충전시킨다. 발사체가 비행하는 동안, 발사체(5)는 요구되는 양의 에너지를 받아들이고, 이에 따라 저장 장치(15)는 도파관 또는 도파관 세그먼트를 빠져나온 이후에 충전된다. 동일한 송신용 커플러(12)가 이러한 과정에서 사용될 수 있지만, 에너지 전달을 위해서는 추가적인 신호 발생장치(17)에 의해 제공되는 것이 바람직하다.
V0 측정은 에너지 전달 이전에 및/또는 이후에 행해질 수 있다. 그러나, 두 가지 과정 모두 프로그래밍 이전에 이루어져야 한다.
4 : 주파수가 f1인 프로그래밍 캐리어를 위한 발진기
18 : 변조 캐리어에 대한 정보의 부여
22 : V0 측정 주파수 f2를 위한 발진기
23 : 에너지 전달 주파수 f3을 위한 발진기

Claims (10)

  1. 발사체가 대포 포신(7), 포구 브레이크(6; muzzle brake) 등을 통과하는 동안 프로그래밍 유닛(1)에 의해 발사체(5)를 프로그래밍하는 방법으로서,
    - 프로그래밍을 위해 신호 발생장치(4)에 의해 발생되는 주파수(f1)는 발사체가 통과하는 동안 발사체(5)에 부여되고, 프로그래밍을 위한 정보는 캐리어 주파수(f1)로 변조되며,
    - 프로그래밍은 적용 가능한 도파관 모드(TE, TM)의 컷오프 주파수 미만에서 작동되는 도파관(2)을 통과하는 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 발사체(5)의 V0 측정은 측정을 위해 발생되는 주파수(f1)에 의해 도파관(2, 11)에서 이루어질 수 있지만, 이러한 측정은 프로그래밍 이전에 순서대로(chronologically) 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 적절한 전자기장이 도파관(2, 11)에서 여기되며, 이에 따라 주파수(f1)는 발사체(5)에서 반사될 수 있고 분석될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 발사체(5)에 대한 에너지 전달은 에너지 전달을 위해 발생되는 주파수(f3)에 의해 도파관(2, 11)에서 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 주파수(f1 내지 f3)는 0 Hz보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 발사체가 대포 포신(2), 포구 브레이크(6) 등을 통과하는 동안 프로그래밍 유닛(1)에 의해 발사체(5)를 프로그래밍하는 장치로서,
    - 상기 프로그래밍 유닛(1)은, 대포 포신(7), 포구 브레이크(6) 또는 대포 포신(7)의 단부와 포구 브레이크(6)의 시작부 사이의 추가적인 부분일 수 있거나, 또는 포구 브레이크(6)의 단부에 추가적으로 부착되는 적어도 하나의 도파관(2)을 포함하며,
    - 적어도 하나의 송신용 커플러(3)에는 신호 발생장치(4)에 의해 주파수(f1)가 제공될 수 있고,
    - 적어도 하나의 변조기(18)에서는 발사체(5)를 위해 마련된 정보가 캐리어 주파수(f1)로 변조되며,
    - 발사체(5) 내의 저장 장치 또는 프로세서(19)에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 수신용 커플러(8)가 발사체(5) 상에/내에 통합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수신용 커플러(8)는 발사체(5) 상의 코일, 발사체(5) 내로/상에 통합되는 쌍극자, 및/또는 슬롯 안테나 등일 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 수신용 커플러(9) 및 이 커플러(9)에 접속되는 수신 장치(10)가 추가적으로 통합되며, 그 신호가 프로그래밍의 시험을 위한 시험 신호로서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 송신용 커플러(12), 수신용 커플러(13) 및 측정 장치(20) 및/또는 에너지 전달 유닛(21)의 신호 발생장치(22, 23)와 같은, V0 측정 및/또는 에너지 전달을 위한 구성요소(12, 13, 22, 23)가 프로그래밍 장치(1)의 전방에 통합되며, 상기 구성요소는 바람직하게는 공통의 도파관(11)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 발사체(5)는, 신호 발생장치(23)로부터 주파수가 f3인 신호를 수신하는 에너지 전달용 센서(14)를 구비하고 발사체(15)에 있는 저장 장치(15)를 충전시키는 것을 특징으로 하는 장치.
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