NO320448B1 - Skytesimulator - Google Patents

Description

Teknisk område

Oppfinnelsen vedrører en simulator for simulert skyting. Simulatoren er beregnet på å monteres på et våpen med et sikte.

Kjent teknikk

Under simulert skyting sender simulatoren ut en laserstråle eller en stråle av elektromagnetisk stråling som er blitt generert ved en annen teknikk enn ved bruk av laser. Strå-lingen kan detekteres av en eller flere detektorer tilhø-rende et målsystem montert på målet. Den utsendte stråling, for eksempel laserstråling, har forskjellig intensitet i forskjellige strålingsretninger, hvorved disse kollektivt betegnes laserloben. Hvis den utstrålte intensitet fra laserloben ved en bestemt avstand fra strålingskilden og i en bestemt retning overskrider et deteksjonsnivå i enhver detektor på målet, blir det oppnådd en simulert effekt av skyting med våpenet mot målsystemet som ligger i den nevnte retning og i den nevnte avstand.

Når en simulator festes til et våpen må skyteretningen av simulatoren innrettes med skyteretningen av våpenet. Dette kan oppnås ved å rette våpenet ved hjelp av dets ordinære sikte mot et mål som er innrettet til å være følsomt for den simulerte avfyring av simulatoren. Simulatoren avfyres og kan observere hvordan treffene faller på målet i forhold til skyteretningen av våpenet. Hvis det er noe avvik, blir skyteretningen til simulatoren justert ved hjelp av en justeringsanordning bygget inn i simulatoren, inntil våpenet og simulatoren er saminnrettet.

Denne fremgangsmåte er ofte omfattende og tar mye tid, siden fremgangsmåten er iterativ. Videre må målet arrangeres slik at det kan indikere nøyaktig hvor simulatoren treffer, for at justeringen kan utføres noenlunde hurtig. Innretting av målet blir derfor kompleks og kostbar, hvilket betyr at antallet justeringsanordninger per elev i en enhet må begrenses under skytetrening med våpen ved hjelp av bruk av en simulator. Dette betyr at elevene må stille seg i kø for å utføre justeringen, og mye tid må avsettes for forberedelse til treningen, hvilket betyr tap av verdi-full treningstid.

Patentdokument WO 95/30124 beskriver en simulator med for-bedrede egenskaper. Skytteren må ikke utføre justeringen selv siden simulatoren er innrettet for tilknytting av et elektromagnetisk justeringshode som kan innrette skyteretningen av simulatoren til våpenets sikte. Denne metode kan gi en betydelig økning i hurtigheten av prosessen.

Patentdokument WO 95/30123 beskriver en anordning som benyttes ifølge det før nevnte patentdokument for å utføre innrettingen automatisk. Det er klart at denne anordning også er kompleks og kostbar, og selv om innrettingsprosedyren er hurtigere, oppstår det også her et problem med dan-nelsen av køer som tenderer til å kreve mye tid i forberedelse for treningen, siden fremgangsmåten ifølge nevnte do-kumenter fremdeles er basert på observasjon av resultatene av avfyring av simulatoren i et målsystem.

Beskrivelse av oppfinnelsen

En anordning og en fremgangsmåte for simulering av skyting ved hjelp av et våpen blir beskrevet ifølge aspektet ved oppfinnelsen. Dette utføres med en simulator montert på et våpen med et sikte, med simulatoren innrettet til å sende ut en elektromagnetisk simulatorstråle som går ut langs en simulatorakse. Videre er simulatoren innrettet til å sende ut en synlig innrettingsstråle langs en innrettingsakse, som danner en fast og kjent vinkel med den før nevnte simulatorakse .

Uttrykket "akse" brukes her til å beskrive symmetriaksen av forplantningsretningene til de respektive stråler.

Simulatoren inneholder et justeringsorgan for kollektivt å kontrollere begge de før nevnte akser, simulatoraksen og innrettingsaksen, slik at de beholder sine faste og kjente relative vinkelforhold under justeringen.

Innrettingsstrålen gjøres synlig i våpenets sikte ved hjelp av en refleksjonsanordning.

Innrettingsstrålen kan generere et ledemerke, som, når det betraktes i våpenets sikte, indikerer feilen i retningen mellom simulatoraksen og siktet. Dette gjør det mulig for skytteren enkelt å innrette siktet med simulatoraksen ved hjelp av justeringsorganene.

Oppfinnelsen er ellerskarakterisert vedde bestemte egenskaper spesifisert i kravene.

En fordel med en simulator ifølge aspektet ved oppfinnelsen er at det blir mulig, ikke bare i assosiasjon med en øvelse, innledningsvis å innrette simulatoren og våpenet etter at simulatoren er blitt festet til våpenet, men også å sjekke ved intervaller under forløpet at øvelsen av innrettingen fremdeles er korrekt. En simulator på et lett våpen er vanligvis slik plassert på våpenet at den er eksponert for slag og støt, ikke minst under øvelser i skogen, i sam-menheng med at man går inn og ut av kjøretøyer og under trening i oppbygde områder, hvorved en innretting som er blitt utført lett kan forstyrres. Elevene gis ved oppfinnelsen muligheten til å sjekke, og om nødvendig justere, innrettingen av simulatoren med våpenet noenlunde enkelt.

En ytterligere hovedfordel er at innrettingsanordningen er liten, enkel og billig, og at den i prinsippet kan bæres av hver soldat som bruker et våpen av en type som kan utstyres med en simulator ifølge oppfinnelsen. Innrettingsanordningen kan være en integrert del av simulatoren eller den kan være en del som enkelt festes til, og som krever et minimum av plass. På denne måte bør det være mulig for en soldat å bære innrettingsanordningen uten ulempe under en øvelse.

Beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser en simulator på et våpen og spesifiserer sikteaksen, simulatoraksen og innrettingsaksen. Figur 2 viser to bilder med innrettingsmerker og ledemerket til siktet før (figur 2a) og etter (figur 2b) justering. Figur 3 illustrerer et alternativt utseende av innrettingsmerket. Figur 4 viser laserstrålekilden og kilden for innrettingsstrålen. Figur 5 viser en justeringsanordning for den kollektive justering av retningene til simulatoraksen og innrettings-asken. Figur 6 viser hvordan en reverseringsprismekolonne returne-rer innrettingsstrålen. Figur 7 viser en transparent prismekolonne som gjør det mulig å se gjennom kolonnen fra siktet. Figur 8 viser bruk av en kollimator til å returnere innrettingsstrålen mot siktet. Figur 9 viser en generell versjon av simulatoren med en fast vinkel mellom simulatoraksen og innrettingsaksen. Figur 10 viser et refleksjonsorgan benyttet til å returnere innrettingsstrålen til siktet for en generell versjon av simulatoren.

Beskrivelse av utførelsesformer

I det etterfølgende vil et antall utførelser ifølge aspektet ved oppfinnelsen bli beskrevet, understøttet av figure-ne. En enklere versjon beskrives i den første utførelse, hvor simulatoraksen og innrettingsaksen er gjort parallelle, det vil si at den faste vinkel mellom aksene i denne utførelse er null grader.

En simulator 1 er montert på et våpen 2 utstyrt med et sikte 3 . En simulatorstråle 4 genereres i simulatoren 1 langs en simulatorakse 5. Simulatoren sender også ut en innrettingsstråle 6 langs en innrettingsakse 7, som er parallell med simulatoraksen 5. Våpenets sikte 3 definerer en sikte-akse 8, og det er denne sikteaksen som definerer retningen som et skudd vil forlate våpenet 2 i når det skytes med skarp ammunisjon.

En simulatorakse 5 av simulatoren skal bringes til å være parallell med sikteaksen 8. Det ville være mulig å tillate innrettingsstrålen 6 å treffe et mål og observere i siktet 3 et innrettingsmerke 9 laget av innrettingsstrålen. Dette kan imidlertid være assosiert med et antall praktiske vans-keligheter, slik som at det kan være vanskelig å observere innrettingsstrålen i en situasjon med sterkt omgivende lys. Videre oppstår en parallaksefeil siden aksene 5, 8 er plassert med en bestemt avstand fra hverandre, hvilket må kom-penseres for.

Hvis man i stedet plasserer målet i fokalplanet til et luk-ket optisk system (en kollimator 10), vil det omgivende lys være et mindre problem. En slik kollimator 10 må ha en dia-meter som tillater både innrettingsaksen 7 og sikteaksen 8 samtidig å passere gjennom det optiske system i kollimatoren 10, som vist i figur 8.

I tilfeller hvor sikteaksen 8 og innrettingsaksen 7 er se-parert med en betydelig mengde, kan det være enklere å bruke et reverseringsprisme 11 for å lede innrettingsstrålen 6 til siktet 3.

Et reverseringsprisme har den egenskap å returnere innfallende lys i nøyaktig den motsatte retning, med en parallell forskyvning som bestemmes av konstruksjonen av prismet, som vist i figur 6.

I selve prismet 11 plasseres, som et resultat av plasse-ringen av simulatoren 1, innen siktet 3 (for eksempel mellom kornet og baksiktet) som vist i figur 7, er det en fordel hvis prismet 11 er utstyrt med en semitransparent sek-sjon slik at prismet ikke blokkerer siktet.

Hvis simulatoren skal virke på en stabil måte, er det en fordel hvis både simulatorstrålen 4 og innrettingsstrålen 6 genereres av det samme optiske system. Her brukes en laserstrålekilde 12 til å generere simulatorstrålen, og denne laserstrålekilde 12 er plassert i fokalplanet til et optisk system. I dette tilfellet er det en fordel å plassere et trådkors 13, som genererer innrettingsstrålen 6, i det samme fokalplan som laseren 12 og forbinde disse, det vil si laseren og trådkorset, med en fast mekanisk forbindelse. Dette arrangement som bruker et felles optisk system, re-presentert her i form av en linse 14 og en stabil innbyrdes forankring av laseren og trådkorset i simulatoren, tilveiebringer en enkel fremgangsmåte for å sikre at innrettingsaksen og simulatoraksen er parallelle. Se figur 4.

En kollektiv justering av disse to akser, innrettingsaksen 7 og simulatoraksen 5, blir i dette tilfellet meget enkel. Enten kan det optiske system henges opp i mekanisk juster-bare slingrebøyler (gimbals), eller det kan benyttes optis ke avbøyningselementer, for eksempel et par eller roterbare optiske kiler 15, for å oppnå justering av akseretningen (figur 5).

Det er passende å frembringe innrettingsstrålen 6 ved å tillate en lampe eller lysemitterende diode å illuminere trådkorset 13. Alternativt kan omgivende lys ledes inn på trådkorset.

Innrettingsanordningen festes under innrettingsprosedyren, slik at prismeanordningen på simulatoren og enhver påkrevd illuminering av trådkorset 13 er aktivert. Dette betyr at et stabilt bilde av trådkorset 13 - innrettingsmerket 9 - oppnås i siktet 3. Se figur 2a, hvor siktemerket 16 av siktet 3 også er vist.

Et justeringsorgan (ikke vist) er linket til justeringsan-ordningen i simulatoren med hvilket innrettingsaksen (og derfor også simulatoraksen) kan påvirkes. Justeringsskruer blir vanligvis benyttet. Innrettingsmerket 9 kan nå flyttes ved disse justeringsskruer innen siktet 3 slik at saminn-rettingen av innrettingsaksen 7 (og derfor simulatoraksen 5) og sikteaksen 8 kan oppnås (figur 2b).

I noen tilfeller vil bare en del av innrettingstrådkorset være synlig i siktet 3. Den synlige del må da indikere hvordan justeringsskruene skal dreies for å oppnå saminn-retting. Flere forskjellige utførelser av innrettingstrådkorset 13 er mulige. Et ytterligere eksempel er vist i figur 3. Innrettingsmerket 9 kan omfatte piler eller andre ekvivalent grafiske symboler som klart indikerer retningen for dreiing av justeringsorganene. I tilfeller hvor det bare er av interesse å observere innrettingsmerket 9 i forbindelse med justeringen, kan det være en fordel å være i stand til å fjerne fra simulatoren 1 de deler som bare kre-ves under innrettingen. Hvis et returnerende prisme blir benyttet, er det naturlig å være i stand til å fjerne dette enkelt og lagre det separat. Et alternativ er at det kan foldes inn i simulatoren slik at det er bedre beskyttet.

I de tilfeller hvor prismet blir fjernet, er det en fordel hvis deler av den mekaniske justeringsanordning kan fjernes som ellers ville være utsatt for skade når simulatoren brukes i felten.

Det er da passende at de fjernbare enheter bygges sammen for å danne en modul. Elektroniske kretser assosiert med innrettingsmetoden kan da inkluderes i denne modul, for eksempel kretsene for å aktivere illuminasjon av trådkorset og kretsene for å definere slike simulatoregenskaper for våpenet som lasereffekt, å definere området for våpenet, og kodeparametere, i de tilfeller hvor simulatoren tilveiebringer koder spesifikke for våpenet under simuleringen.

I de tilfeller hvor det er ønskelig å sjekke innrettingen under driftsmessig bruk kan det være passende å ha en semitransparent prismekolonne, og at bare en del av det felles lys utsendt fra det optiske system rettes til prismeko-lonnen. I dette tilfellet kan innrettingsmerket 9 tillates å lyse opp, for eksempel, på hver avfyrt skudd. Det blir derfor synlig i siktet 3 og kan brukes som en indikasjon at simulatoren simulerer og at innrettingen er korrekt.

Det er også mulig å bruke den faktiske simulatorstråle 4 som innrettingsstrålen 6 ved å tillate den normalt usynlig simulatorstråle 4 å treffe en bølgelengdeomformer som konverterer simulatorstrålen 4 til synlig lys. Det kan være særlig passende å bruke en bølgelengdeomformer som en pro-jeksjons skjerm i kollimatoren i tilfeller hvor en kollimator brukes til å returnere simulatorstrålen. Bølgelengdeom-formeren genererer da et synlig merke som spesifiserer retningen i hvilken simulatorstrålen forlater simulatoren.

En mer generell versjon av simulatoren 1 ifølge aspektet av oppfinnelsen er vist i figur 9. Forskjellen som karakteri- serer denne versjon av simulatoren i forhold til den som nettopp er blitt beskrevet, er at innrettingsaksen 7 tillates å avvike med en fast vinkel a fra simulatoraksen 5. Hvis nevnte vinkel a er kjent, kan refleksjonsanordningen 7 innrettes slik at innrettingsaksen er parallell med simulatoraksen 5 etter passering gjennom refleksjonsanordningen, og kan derfor brukes til å innrette simulatoren til siktet på våpenet. Den faste vinkel mellom simulatoraksen og innrettingsaksen opprettholdes under justeringen. Et slikt arrangement er vist i figur 9, hvor simulatoren 1 er festet til et våpen 2. Simulatoren sender ut en simulatorstråle 4 i form av en laserlobe, på samme måte som beskrevet oven-for, hvor symmetriaksen brukes som simulatoraksen 5, og en synlig innrettingsstråle 6 langs innrettingsaksen 7, hvor simulatoraksen og innrettingsaksen danner en kjent vinkel a med hverandre. En refleksjonsanordning 17 introduseres under justering inn i banen til simulatorstrålen og innrettingsstrålen for å gjøre innrettingsstrålen synlig i siktet. Et generelt eksempel på en slik refleksjonsanordning 17 inkluderer tre speil 18, 19 og 20, og er vist i figur 9. Det første speil 18 og det andre speil 19 virker som et takprisme og leder samtidig innrettingsstrålen 6 med en vinkel på vesentlig 90° i den vertikale retning (i dette eksempel). Et tredje speil 20 er arrangert med en slik avstand fra de første to speil 18, 19 og med en slik valgt vinkel til de første to speil 18,19 at innrettingsstrålen 6 returneres til siktet 3 med dens innrettingsakse 7 parallell med simulatoraksen 5 etter kompensasjon for den kjente vinkel a. Innrettingsmerket 9 kan derfor observeres i siktet, etter hvilket innrettingen kan justeres. Tre speil med en vinkel nøyaktig eller nær 90° mellom dem tilveiebringer en funksjon som ikke er kritisk avhengig av deres montering i forhold til simulatoren. Det er derfor takprismefunksjo-nen blir benyttet. Speilene kan bestå av polerte og for-spellede (eller totalreflekterende) eksterne overflater av et glassprisme, hvilket gir en stabil konstruksjon.

En alternativ fremgangsmåte for å kompensere for vinkelen a er å bruke reverseringsprismet 21, som har innbyrdes vink-ler på nøyaktig 90° mellom de tre speiloverflater, og hvor de innfallende og reflekterte stråler er parallelle, sammen med en optisk kile 24, som vist i figur 10. Funksjonen av den optiske kile er å kompensere for vinkelen a.

Claims (22)

1. Simulator (1) konstruert for simulering av skyting montert på et våpen (2) med et sikte (3), hvor simulatoren (1) er utstyrt med en første anordning (12) som sender ut en elektromagnetisk simulatorstråle langs en simulatorakse (5) , karakterisert vedat - simulatoren (1) også er utstyrt med en andre anordning (13) som genererer en innrettingsstråle langs en innrettingsakse (7) - vinkelen mellom simulatoraksen (5) og innrettingsaksen (7) er fast og kjent, og at - simulatoren (1) inkluderer et justeringsorgan som kollektivt leder innrettingsaksen (7) og simulatoraksen (5) under innretting av simulatoraksen (5) med sikte (3) slik at nevnte akser under innrettingen opprettholder det faste relative vinkelmessige forhold.

2. Simulator ifølge krav 1, karakterisert vedat den første anordning (12) består av en laserstrålekilde.

3. Simulator ifølge krav 1, karakterisert vedat simulatoren (1) inkluderer en bølgelengdeomformer som konverterer innrettingsstrålen til synlig lys.

4. Simulator ifølge krav 1 eller 2 eller 3karakterisert vedat en refleksjonsanordning (17) som reflekterer innrettingsstrålen (6) slik at den blir synlig i sikte (3) av våpenet er arrangert med simulatoren (1) .

5. Simulator ifølge krav 4, karakterisert vedat refleksjonsanordningen (17) består av et første speil (18) og et andre speil (19) som virker som en takprisme og avleder innret tingsstrålen (6) med 90° og et tredje speil (20) plassert med en slik avstand fra de første og andre speil og med en slik vinkel i forhold til dem at innrettingsstrålen (6) reflekteres inn i siktet (3) med innrettingsaksen (7) parallell med simulatoraksen (5).

6. Simulator ifølge krav 5, karakterisert vedat refleksjonsanordningen (17) består av et prisme (21) med første reflekterende overflater (22) og en andre reflekterende overflate (23) innrettet med en slik vinkel ifølge hverandre at innrettingsstrålen (6) avledes tilbake inn i siktet (3) med innrettingsaksen (7) parallell med simulatoraksen (5).

7. Simulator ifølge krav 4, karakterisert vedat refleksjonsanordningen består av et reverserende prisme (21) dimensjonert slik at innrettingsstrålen (6) avledes tilbake inn i siktet (3) og hvor en optiske kile (24) er arrangert i banen til innrettingsstrålen (6) av reverseringsprismet, hvorved den optiske kile (24) refrakterer innrettingsstrålen (6) slik at innrettingsaksen (7) i siktet (3) blir parallell med simulatoraksen (5) .

8. Simulator ifølge krav 6 eller 7,karakterisert vedat prismet (21) har en transparent del i det minste ved synslinjen til siktet (3), hvorved sikting fremdeles kan utføres selv om prismet (21) er plassert i eller foran siktet.

9. Simulator ifølge krav 1, karakterisert vedat den faste vinkel mellom simulatoraksen (5) og innrettingsaksen (7) er null grader, det vil si at nevnte akser er innbyrdes parallelle.

10. Simulator ifølge krav 9, karakterisert vedat innrettingsstrålen og simulatorstrålen går ut i den samme retning og at det til simulatoren (1) er festet en refleksjonsanordning (10, 11) som reflekterer innrettingsstrålen i den motsatte retning slik at innrettingsstrålen blir synlig i siktet til våpenet.

11. Simulator ifølge krav 10, karakterisert vedat refleksjonsanordningen består av en projeksjonsskjerm.

12. Simulator ifølge krav 1, karakterisert vedat innrettingsstrålen (6) genereres av et illuminert trådkors (13) i fokalplanet til et optisk system.

13. Simulator ifølge krav 1, karakterisert vedat innrettingsstrålen (6) og simulatorstrålen (4) har felles fokuserende optiske elementer for deres fokusering.

14. Simulator ifølge krav 13, karakterisert vedat innrettingsstrålen (6) og simulatorstrålen (4) genereres av komponenter som er mekanisk festet til hverandre i fokalplanet til det felles optiske system.

15. Simulator ifølge krav 1, karakterisert vedat de deler av simulatoren (1) som bare er påkrevd under justering er arrangert i en avmonterbar modul.

16. Fremgangsmåte for innretting av en simulator (1) montert på et våpen (2) med sikte (3),karakterisert vedat fremgangsmåten om-fatter de følgende trinn: - simulatoren sender ut en elektromagnetisk simulatorstråle (4) som går ut langs en simulatorakse (5), - simulatoren genererer en innrettingsstråle (6) langs en innrettingsakse (7), som danner en fast og kjent vinkel i forhold til nevnte simulatorakse (5), - innrettingsaksen (7) og simulatoraksen (5) ledes kollektivt ved hjelp av et justeringsorgan slik at nevnte akser under en innretting eller under en justering av innrettingen opprettholder nevnte faste relative vinkelmessige forhold til hverandre og at - innrettingsaksen (7) er justert til å være parallell med sikteaksen (8) av siktet (3) .

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat bølgelengdeomforme-ren konverterer innrettingsstrålen til synlig lys.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat simulatorstrålen bringes til å reflekteres fra et bølgelengdeomformende ma-teriale, hvorved synlig lys sendes ut og brukes som innrettingsstråle (6) .

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat innrettingsstrålen frembringer et innrettingsmerke (9) som blir synlig for skytteren når siktet (3) av våpenet (2) benyttes.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert vedat innrettingsmerket (9) gjøres synlig bare i forbindelse med utførelse av en innretting eller sjekk av innrettingen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert vedat innrettingsmerket (9) gjøres synlig i forbindelse med hvert skudd avfyrt av våpenet slik at skytteren bekreftelse om at et simulerings-skudd har blitt avfyrt og at innrettingen fremdeles er korrekt .

22. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat innrettingsstrålen (6) og simulatorstrålen (4) fokuseres ved hjelp av de samme optiske komponentene.