SE506658C2 - Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning - Google Patents

Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning

Info

Publication number
SE506658C2
SE506658C2 SE9601248A SE9601248A SE506658C2 SE 506658 C2 SE506658 C2 SE 506658C2 SE 9601248 A SE9601248 A SE 9601248A SE 9601248 A SE9601248 A SE 9601248A SE 506658 C2 SE506658 C2 SE 506658C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
projectile
plane
acoustic
target
control unit
Prior art date
Application number
SE9601248A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9601248L (sv
SE9601248D0 (sv
Inventor
Haakan Appelgren
Olle Kroeling
Original Assignee
Scandinavian Defence Technolog
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scandinavian Defence Technolog filed Critical Scandinavian Defence Technolog
Priority to SE9601248A priority Critical patent/SE506658C2/sv
Publication of SE9601248D0 publication Critical patent/SE9601248D0/sv
Priority to SE9604768A priority patent/SE506657C2/sv
Priority to AU25254/97A priority patent/AU2525497A/en
Priority to AT97916698T priority patent/ATE228236T1/de
Priority to PCT/SE1997/000547 priority patent/WO1997037194A1/en
Priority to EP97916698A priority patent/EP0890075B1/en
Priority to US09/155,143 priority patent/US6198694B1/en
Priority to DE69717264T priority patent/DE69717264D1/de
Publication of SE9601248L publication Critical patent/SE9601248L/sv
Publication of SE506658C2 publication Critical patent/SE506658C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41JTARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/06Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

10 20 25 30 35 506 658 sig koncentriskt i måltavlan kring träffpunkten. I den amerikanska patentpublikationen US-A-5 095 433 visas ett målskjutningssystem, där en uppsättning vibrationsgivare är anordnade på olika ställen på måltavlan med kända inbördes avstånd. Vibrationsgivarna är anordnade att detektera vibrationer eller akustiska vågor i tavlan, när en kula träffat densamma, samt avge elektriska utsignaler till en mikroprocessor som en följd därav. Genom att registrera skillnader i tiden för träffrapportering från respektive givare kan mikroprocessorn genom triangulering fastställa kulans träffpunkt på måltavlan. Resultatet presenteras genom att en syntetisk röst via en högtalare meddelar skjutresultatet. System av denna typ har den nackdelen, att eftersom givarna är fast monterade i anslutning till mål- tavlan, löper de stor risk att förr eller senare träffas av en inkommande kula med åtföljande förstörelse av ifråga- varande givare som följd.
I en annan typ av målskjutningssystem utnyttjas be- röringsfri detektering av projektilposition. Med berörings- fri detektering menas i detta fall att de för detekteringen utnyttjade givarna är anordnade på visst avstånd från måltavlan, varigenom risken för förstörelse pga kulträff reduceras avsevärt eller tom elimineras helt. Ett antal olika system för sådan beröringsfri detektering med hjälp av akustiska givare är idag kända genom exempelvis de europeiska patentpublikationerna EP-Bl-0 259 428 och EP-Bl- O 157 397, 5 247 488 och US-A-5 349 853, tionen SE-B-467 550 samt den tyska patentpublikationen DE- de amerikanska patentpublikationerna US-A- den svenska patentpublika- C2-41 06 040. Samtliga dessa uppfinningar rör detektering av s k supersoniska projektiler, dvs sådana projektiler, som färdas snabbare än ljudet i ifrågavarande medium (van- ligen luft). Sådana projektiler kan exempelvis utgöras av luftvärnsprojektiler för skjutning mot bogserade luftmål, kulor från höghastighetshandeldvapen osv. 10 15 20 25 30 35 506 658 Gemensamt för de ovan uppräknade uppfinningarna är att de alla utnyttjar den s k Mach-kon, som bildas kring en överljudsprojektil. Mach-konen är en tryck- eller bogvåg (även kallad ljudbang), som uppkommer pga av att Överljuds- projektilen ”hinner ifatt” sina egna ljudvågor, varvid en kraftig konformig tryckförândring uppkommer kring projek- tilen. Mach-konens toppvinkel beror av det s k Mach-talet M, som definieras som kvoten mellan projektilens hastighet och ljudhastigheten. När ljudbangen när respektive givare, omvandlas denna till en hastig, närmast N-formig elektrisk puls, som kan utnyttjas för att i analogi med ovan bestämma tidsskillader mellan respektive signal och därefter - exempelvis genom triangulering - bestämma projektilens position i något plan. Vissa system av denna typ utnyttjar dessutom annan akustisk information såsom träffljud eller avfyringsljud.
Emellertid färdas långt ifrån alla projektiler snabbare än ljudhastigheten (M > 1). Många enklare hand- eldvapen avlossar kulor, som färdas långsammare än ljudet.
För pistoler med 9 mm ammunition kan t ex en kulhastighet (M z 0,9) hastighet för 5,6 mm ammunition kan uppgå till 250 m/s på omkring 300 m/s förekomma, och motsvarande (M'~ 0,7). Hos salongsgevär kan så låga hastigheter som omkring 140 m/s (M'~ 0,4) förekomma. Eftersom en under- ljudsprojektil eller s k subsonisk projektil inte ger upphov till en Mach-kon eller ljudbang, är de ovan beskriv- na systemen ej tillämpliga för detektering av sådana pro- jektiler.
Uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att möjliggöra beröringsfri inmätning av läge, riktning eller hastighet för en projektil - exempelvis en kula, som avlossats mot en màltavla från ett handeldvapen - utan att utnyttja vare sig avfyrings- eller träffljud för inmätningen. Speciellt in- 506 658 10 15 20 25 30 riktar sig föreliggande uppfinning på att möjliggöra en in- mätning enligt ovan för sådana projektiler, vilka färdas med en hastighet, som understiger ljudutbredningshastig- heten i aktuellt gasformigt medium (M'< 1), samt vilka därför inte ger upphov till någon ljudbang.
Uppgiften löses genom ett sätt och en anordning med de särdrag, som återfinns i den kânnetecknande delen av bifogade självständiga patentkrav. Föredragna utförings- former av uppfinningen anges i tillhörande underkrav.
Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka FIG 1 utgör en schematisk sidovy av ljudalstringen från en projektil, FIG 2 är en vy över en försöksuppställning för in- mätning av projektilens position i en dimension, FIG 3 är en schematisk vy ovanifrän av uppställningen enligt FIG 2, FIG 4 är en schematisk frontalvy över en utförings- form av uppfinningen för inmätning av projektilens position i två dimensioner samt FIG 5 är en schematisk perspektivvy över en annan ut- föringsform av uppfinningen för inmätning av projektilens position i tre dimensioner.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Nedan följer först en analys av de mekanismer, som ger upphov till mätbart ljud från en underljudsprojektil.
Analysen gör inte anspråk pá att vara komplett i alla teo- retiska avseenden, men den förklarar de väsentliga delarna av ljudalstringen och utgör därför en god grund för resten av beskrivningen. Därefter redogörs för en försöksupp- och slut- ställning, som illustrerar detekteringsprincipen, 10 15 20 25 30 35 5 506 658 ligen beskrivs föredragna och alternativa utföringsformer av uppfinningen.
I FIG 1 visas på schematisk form en projektil 10, som färdas med en hastighet U genom ett omgivande medium 11, t ex luft. Projektilen 10 utgörs exempelvis av en gevärs- kula. Då projektilens hastighet U understiger ljudhastig- dvs Mach-talet M'< 1, där M'= U/c, ingen ljudbang eller konformig bogvåg kring projektilen. heten c, förekommer Allmänt sett kan en projektils akustiska emission (ljudalstring) delas upp i tre huvuddelar, nämligen en avfyringsdel, en aeroakustisk del, som orsakas av ström- ningsfenomen kring projektilen under dess bana, samt en nedslags- eller träffdel. Föreliggande uppfinning utnyttjar enligt ovan varken avfyringsljud eller träffljud, varför analysen fokuseras pá den aeroakustiska delen.
För en underljudsprojektil innehåller denna del tre bidrag enligt den s k Lighthills teori för aeroakustisk ljudalstring (se t ex Mats Åbom, "Kompendium i strömnings- teknik", Institutionen för teknisk akustik, KTH, Stockholm, 1991). Det första bidraget utgörs av en s k akustisk mono- pol 12, vilken bildas väsentligen rakt bakom projektilen 10. Ett s k dipolbidrag som uppkommer genom den s k vak 13, 14 orsakas av den instationära virvelavlösning, som uppstår vid projektilens bakkant. Slutligen uppkommer ett s k kvad- rupolbidrag 15 genom den fria turbulens, som bildas i vaken 13 bakom projektilen 10. iMonopolbidraget 12 skall först studeras. Enligt refe- rensen ovan kan ljudtrycket p från en monopolkälla i linjär förflyttning uttryckas som PON) = i POQ åt 47tRh__M2sin2® 506 658 20 25 30 35 där po år vilodensiteten i aktuellt medium, Q år monopolens volymflöde, M'år Mach-talet, t är tiden, R är avståndet mellan projektil och mâtpunkt samt sin(®) = h/R, där h är avståndet mellan projektil och mätpunkt vid t = 0.
Volymflödet Q utgörs av volymtillskottet per tids- enhet i vaken 13, och om vaken har tvärsnittsarean A och projektilen färdas med hastigheten U, fås Qi= A-U <2) Ur (1) och (2) samt geometriska omskrivningar fås = p,,UA a 1 :_ pouw 4” å' J(Uf)“+(1-M')h* 4»{(U:)=+(1-M*)h'}3” ' (s) Om ljudtrycket p plottas som funktion av tiden t med typis- ka värden på A, po, U och c, erhålls en N-formig kurvform, som visar att ljudtrycket p uppgår till flera tiondels Pa vid avståndet h = Dipol- och kvadrupolbidragen orsakas enligt ovan av 1 m samt flera hundradels Pa vid h = 3 m. den turbulens, som bildas bakom projektilen. En viss andel rhk av den energi hçnfl som omvandlas till turbulens, över- går till akustisk energi Nm = ndywàd, vilken utstràlas i form av ljudvágor. Wdw kan beräknas mha luftmotståndsko- efficienten cd, som definieras enligt 2 E=CJ'AIPOU 9 (4) där Fd är den på projektilen 10 verkande luftmotstånds- kraften. Därefter fås d _ __q¿JACF Wpm_NIïIIU_OT. cd kan uppskattas genom mätningar. För en viss projektiltyp kan man exempelvis finna, att cd = 0,21. Beträffande rhk kan 10 15 20 25 30 35 506 658 man i facklitteraturen (se t ex Beranek, ”Noise and McGraw-Hill, 1971) finna uppgifter om att rhk z lülfs vid U = 200-250 m/s vad beträffar kvadrupol- delen. Dipoldelen förhåller sig till kvadrupoldelen som 1/hf, vilket här ungefär motsvaras av en faktor 2. Således Vibration Control", är det befogat att anta, att nak ligger i intervallet [lO'ï 1o'“] _ Ljudtrycket på visst avstånd h från projektilen 10 kan, om emissionen antas vara sfärisk, uttryckas som pflcrldwrra 4n'h2 ' (6) (fiz) = pocíuïí = {ekv. (4)} = där () betecknar ett medelvärde över en sfär och ~ beteck- nar ett effektivvärde. För en 9 mm projektil med A = 6,4-1o'S m* och cd = 0,21 ger ekvation (s) wpm = 126 w för U = 250 m/s respektive %”°==8l W för U = 200 m/s. Med hjälp av ekvation (6) kan därefter ljudtryckets medelvärde på olika avstånd h från projektilen beräknas. Exempelvis, för U = 250 m/s och h = 2 m fås ett ljudtryckmedelvârde på o,o1o-o,1o Nz/mz, for U = 250 m/s och h = 3 m fås o,oo46- 0,046 Nz/mz, för U = zoo m/s och h = 2 m fås o,oo65-o,o6s Nz/mz ssmf för U = zoo m/s och h = 3 m fås o,oo29-o,o29 N2/m2.
Ovan har visats att ljud alstras från en underljuds- projektil med sådan effekt, att det kan detekteras även på flera meters avstånd från projektilen. Nedan undersöks i korthet ljudets energiinnehåll vid olika frekvenser, vilket är av stor betydelse för upplösningen vid den nedan beskrivna detekteringen enligt uppfinningen.
Det är erfarenhetsmässigt rimligt att anta, att alstrat ljudspektrum är bredbandigt med bruskaraktär samt att övertonhalten är mycket större än undertonhalten (spektrumet är skevt). Spektrumet bör ha en topp vid pro- jektilens s k Strouhal-frekvens fu (se tidigare nämnda 506 658 8 W U N Ä N ß referenslitteratur) , där fst z 0,2U/d och d är projektilens tvärdiameter. Vidare kan antas att spektrumets amplitud- envelopp kan approximeras med en exponentialfunktion.
Således betraktas en funktion v(t) = Ae"“'u(t) som efter Fourier-transformering ger VUCU )= íAe""'e'f°'d1 = A o a+jm Effekten i bruset under en enhetstid står i relation till F; =if |VUw )|* dw ”O och effekten inom ett visst frekvensområde blir ÅF; = à |V(jw jzdw Med <1 = rost = Znfst = wo fås följande förhållande mellan effekten i nämnda frekvensområde och den totala effekten êå_ 2{l_mnqlï m F; ”w w (7) 0 0 ml Den totala effekten har tidigare beräknats på avståndet 3 m, och med hjälp av ekvation (7) fås att den tillgängliga ljudeffekten i ett ultraljudområde mellan 30 kHz och 50 kHz ligger på omkring 40 dB (relativt 20 pPa) på avståndet 3 m.
Härmed har visats att ljud alstras från underljudsprojek- tiler med tillräcklig effekt i ett högfrekvent område för l0 15 20 25 30 35 9 506 658 att detektering enligt nedan skall kunna utföras på flera meters avstånd från projektilen samt med hög noggrannhet. 1: E 1 . . .
I FIG 2 visas en försöksuppstâllning för åskådlig- görande av detekteringsprincipen enligt föreliggande upp- finning. En projektil 10 visas i figuren på sin färd mot en máltavla, som ej visas i FIG 2 men som representeras av hänvisningen 30 i FIG 4 och 5. Två akustiska givare eller sensorer S1 och S2, vardera innefattande för aktuell till- lämpning passande elektronik för förstärkning, signalan- passning etc, är anordnade på ett par meters avstånd från varandra på ömse sidor om projektilens färdriktning.
Givarna är förbundna med en styrenhet 20, exempelvis en konventionell persondator av PC-kompatibel typ med till- hörande tangentbord 21. Det skall dock poängteras, att de funktioner och det arbete, som styrenheten 20 är anordnad att utföra och som beskrivs närmare nedan, kan utföras på en mängd olika hård- och mjukvarumässiga vis, vilket är uppenbart för fackmannen inom det tekniska området. Styr- enheten 20 är förbunden med en presentationsenhet 22, som i detta fall utgörs av en konventionell datorbildskärm.
Givarna S1 och S2 har till uppgift att detektera positionen för projektilen 10, då denna passerar förbi givarna genom ett plan, som är beläget på visst avstånd frán en màltavla och som företrädesvis är parallellt med ett målplan genom nämnda màltavla. Positionen är möjlig att detektera på akustisk väg såväl för en underljuds- som en överljudsprojektil enligt resultaten från ovanstående analys.
I FIG 3 visas den ovan beskrivna situationen sedd ovanifràn. För att kunna detektera projektilpositionen i ett väldefinierat plan har givarna med fördel riktnings- verkan, dvs de har en känslighet, som är stor i en omedel- bar närhet av planet men som är väsentligt mindre utanför 506 658 10 15 20 25 30 10 detsamma. En sådan riktningsberoende givare kan exempelvis konstrueras genom att arrangera ett antal mikrofonelement, exempelvis sju stycken, i en s k mikrofonarray, dvs ett arrangemang där mikrofonelementen är anordnade med givna inbördes avstånd på ett sådant sätt, att detekterings- bidragen från varje mikrofonelement förstärker varandra för sådana ljudvågor, som infaller i den önskade kânslighets- riktningen (här: detekteringsplanet) respektive motverkar varandra för sådana ljudvågor, som infaller från annat håll. Bidragen från respektive mikrofonelement kan vidare viktas på elektronisk våg. Mikrofonelementen kan vara av konventionell keramisk typ, som utnyttjar piezoelektriska effekter i elementmaterialet. Att åstadkomma riktnings- beroende givare genom att sammankoppla ett antal givar- element, vilka tillsammans ger den önskade riktningsverkan, är välkänt inom närliggande tekniska områden - såsom exempelvis radarteknik - och beskrivs därför inte närmare här.
Givarna har med fördel en känslighetstopp i ultra- ljudområdet mellan, såg, 30 kHz och 50 kHz. Detta är för- delaktigt av flera skäl. i görligaste mån förhindra störande inverkan från exempel- För det första är det önskvärt att vis avfyringsknallar. Även om sådana avfyringsstörningar har ett mycket brett ljudspektrum - även långt upp i ultra- ljudomràdet - avtar högfrekventa ljud kraftigt med avstån- det, och om givarna placeras långt bort från avfyrings- platsen (dvs nära målet) och dessutom arbetar i det hög- frekventa området, kan graden av störande inverkan från avfyringsljud minimeras. Vidare möjliggör höga frekvenser en hög detekteringsupplösning. Dessutom är högfrekvent brus enklare att avskärma än lågfrekvent brus.
Varje givare detekterar vid en viss förstärkningsgrad ljud inom en rymdvinkel w och har således varsin detekte- ringslob 31, 32. Den relativa detekteringskânsligheten har markerats i figuren för respektive lob. För att inmätning W U 20 25 30 35 506 658 ll av positionen skall kunna ske, måste båda givarna regist- rera ljud från projektilen, och således kan inmätning ske inom den romboid, som begränsas av de streckade linjerna.
Lobbredden, och därmed sträckan c i figuren, har av tydlig- hetsskäl överdrivits. I verkligheten, vid en detekterings- frekvens på, säg, 40 kHz och ett avstånd på 4 m mellan givarna, blir sträckan c = 200 mm.
De av respektive givare S1 och S2 registrerade akus- tiska signalerna omvandlas till elektriska signaler, som vidarebefordras till styrenheten 20. Konventionella för- stärkande och filtrerande organ kan givetvis utnyttjas efter behov. Styrenheten 20 är anordnad att ur de från res- pektive givare mottagna signalerna bestämma en tidsför- skjutning, svarande mot skillnaden i gångtid för projektil- ljudet till respektive givare, vilken i sin tur (eftersom ljudutbredningshastigheten kan antas vara konstant inom aktuella tids- och avståndsintervall) är direkt represen- tativ för avstånden a resp b från projektilens passerings- punkt i mätplanet till respektive givare S1 och S2.
Tidsskillnaden kan bestämmas genom signalbehandling i styrenheten 20, företrädesvis genom att beräkna korrela- tionsfunktionen R(t) = Ä Sl(t)°S2(t-I) dt där Sl(t) och S2(t) ger som resultat en skattning av hur väl signalerna stämmer är givarsignalerna. Korrelationen överens, när den ena av dem tidsförskjuts relativt den kan den sökta tidsskill- naden erhållas genom värdet på I. Signalkorreleringen kan andra, och när R(I) når maximum, alternativt utföras i frekvensplanet genom lämplig trans- formering, exempelvis Fourier-transformering, av de elektriska signalerna. När tidsskillnaden fastställts, kan sidavstànden a och b bestämmas, om ljudhastigheten är känd.
Eftersom man i allmänhet emellertid inte kan förutsätta att 10 U 20 25 30 35 506 658 12 projektilen passerar exakt i höjd med givarna S1 och S2, kan man med hjälp av ett givarpar enligt ovan endast bestämma en skara möjliga passagepunkter, som utgör en hyperbel. Sådana hyperbler indikeras i FIG 4.
Genom att enligt FIG 4 utnyttja tre akustiska givare S1, S2 och S3, som i analogi med ovan är operativt förbund- na med styrenheten 20 och därigenom även med presentations- enheten 22, kan man utföra två parvisa mätningar med hjälp av t ex S1/S2 resp S1/S3, varvid tvâ hyperbler för möjliga passagepunkter erhålls. Styrenheten är anordnad att beräkna skärningen mellan hyperblerna för entydigt fastställande av koordinaterna (x,y) hos positionen för projektilens passage genom mätplanet. Om inte avståndet mellan mätplanet respektive givarna S1-S3 och màltavlan 30 är alltför långt, kan projektilen antas röra sig linjärt mellan mätplanet och màltavlan 30. nad att i rät vinkel projicera den inmâtta positionen på Styrenheten 20 är därför i detta fall anord- ett målplan 31 genom màltavlan 30 samt indikera det fast- ställda mätresultatet 25 pà lämpligt vis med hjälp av presentationsenheten 22. Styrenheten 20 kan också vara anordnad att avge styrsignaler till yttre utrustning såsom en fällmekanism eller annan resultatindikeringsutrustning i beroende av det fastställda mätresultatet. 1 En 3 En _ E I FIG 5 visas en föredragen utföringsform av före- liggande uppfinning. Tre akustiska givare S1, S2, S3 är i ett första plan 35 för en passerande projektil pá dess väg mot enligt ovan anordnade att inmäta positionen (xl, yl) màltavlan 30. Ytterligare tre akustiska givare S4, S5, S6 (x2, y2) i ett plan 36 mellan det första planet 35 och málplanet 31. Samt- är anordnade att inmäta motsvarande position liga akustiska givare är operativt förbundna med styr- enheten 20, som i sin tur är operativt förbunden med pre- sentationsenheten 22. Styrenheten är i analogi med vad som IO 15 20 25 30 35 506 658 13 beskrivits ovan anordnad att parvis kombinera mätsignalerna från respektive givare för fastställande av positionen (xl, yl) planet 35 resp 36. Härigenom ges möjlighet till att de- respektive (X2, y2) för projektilens passage genom tektera avvikelser från vinkelrätt infallande av projek- tilen mot måltavlan 30, eftersom styrenheten 20 är anordnad att med hjälp av nämnda inmätta positioner fastställa pro- jektilens riktning relativt målplanets normalriktning. Så- ledes är det enligt uppfinningens föredragna utföringsform möjligt att med bibehållen noggrannhet även mäta in sådana projektiler, som ej infaller i rät vinkel mot máltavlan. 1] 1 . En _ E Enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen är systemet enligt FIG 5 försett med ej visade organ för in- mätning av gångtiden mellan projektilens passage genom planet 35 respektive 36. Med hjälp av denna gångtid samt ett känt avstånd mellan planen är styrenheten anordnad att beräkna projektilens hastighet och presentera denna på lämpligt vis via presentationsenheten.
Enligt en andra alternativ utföringsform görs givarna S4-S6 i FIG 5 överflödiga genom att givarna S1-S3 utformas pà ett sådant sätt, att de var och en har två känslighets- lober i stället för en. Den ena loben utnyttjas för inmät- ning av projektilljud i det första planet 35, medan den andra loben utnyttjas för inmätning i det andra planet 36.
I detta fall är planen 35 resp 36 ej parallella med var- andra. Genom att ge styrenheten kännedom om de båda planens orientering relativt varandra och relativt màlplanet 31, kan träffpunkten fastställas genom geometriska beräkningar.
Enligt ytterligare en alternativ utföringsform är inmätningssystemet försett med väsentligen riktnings- oberoende akustiska givare. Varje givare består i detta fall lämpligen av endast ett mikrofonelement. Styrenheten 20 är härvid anordnad att registrera det ögonblick, då N 15 20 25 30 506 658 14 tidsskillnaderna mellan mätsignalerna från respektive givare är minimala. Vid detta ögonblick âr de geometriska avstånden mellan projektilens ljudalstrande vak 13 och respektive givare minimala, vilket indikerar att vaken befinner sig i det avsedda mâtplanet. Genom att utnyttja värdena på tidsskillnaderna i detta ögonblick kan styr- enheten i analogi med ovan fastställa projektilens position.
Enligt en annan alternativ utföringsform är inmät- ningssystemet försett med åtminstone en mikrofon, som är riktad mot avfyringsplatsen, är anordnad att registrera direktljud, att vidarebefordra mot direktljudet svarande elektriska som uppkommer vid avfyringen, samt är anordnad signaler till styrenheten 20. Styrenheten 20 är anordnad att med hjälp av dessa signaler undertrycka direktljud- komponenter i de olika mâtsignalerna för att därigenom minska direktljudets störande inverkan på mätresultatet.
Enligt ytterligare en alternativ utföringsform utgörs varje akustisk givare av ett enda mikrofonelement, som är anordnat i en akustiskt reflekterande omgivning, före- trädesvis i en skálformig reflektor. Mikrofonelementet placeras på ett sådant sätt i reflektorn (t ex i dess brännpunkt). att infallande akustiska ljudvågor samverkar på mikrofonelementet. Genom att rikta reflektorns öppning åt önskat håll, dvs i detekteringsriktningen, kan en hög riktningsberoende känslighet (dvs en smal detekteringslob) uppnås. Det är vidare möjligt att i analogi med ovan skapa två detekteringslober genom en lämplig utformning av re- flektorn samt genom utnyttjande av ett företrädesvis kil- formigt organ, som anordnas ”ovanför” mikrofonelementet med uppgift att blockera rakt framifrån infallande ljudvågor men vidarebefordra snett infallande ljudvågor.
Ovanstående beskrivning av uppfinningen och dess utföringsformer har företagits i exemplifierande och ej 15 506 658 begränsande syfte. Uppfinningen kan inom ramen för bifogade patentkrav utföras på andra sätt än de ovan beskrivna.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 506 658 16 PATENTKRAV
1. Sätt att relativt valt referenssystem berörings- fritt bestämma läge, riktning eller hastighet - eller någon (10) vid dess färd genom en gas i riktning mot ett givet mål (30), där projek- kombination därav - för en projektil tilens position i ett första plan (35) bestäms på visst avstånd från målet med hjälp av åtminstone tre i en närhet av nämnda plan anordnade akustiska givare (S1, S2, S3), k ä n n e t e c k n a t av att akustiska ljudvágor, härrörande från en turbulent gasvolym (12, 13, 14, 15) med utsträckning väsentligen rakt bakom projektilen (10), upptas med hjälp av nämnda (Sl, S2, S3), tidsskillnader för de akustiska ljudvägornas ankomst akustiska givare till respektive akustiska givare inmäts, projektilens position (x, y; xl, yl) i nämnda första plan (35) beräknas ur nämnda tidsskillnader samt (25) nämnda mål (30) fastställs med hjälp av projektilens beräk- projektilens träffpunkt i ett màlplan (31) genom nade position i det första planet.
2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att projektilens (10) träffpunkt (25) i nämnda màlplan (31) fastställs genom att på detta màlplan rätvinkligt projicera projektilens position (x, y; xl, yl) i nämnda första plan (35).
3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av (10) och málplanet att projektilens position i ett mellan det första (35) (31) (36) be- räknas genom upptagning av akustiska ljudvágor och inmät- planet liggande andra plan ning av tidsskillnader i analogi med krav 1, varefter pro- jektilens avvikelse relativt nämnda màlplans normalriktning bestäms. W Ü 20 25 30 35 17 506 658
4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att gàngtiden för projektilen (10) mellan det första (35) och det andra (36) planet inmäts, varur projektilens hastighet beräknas.
5. Sätt enligt krav 3 eller 4, av att nämnda åtminstone tre akustiska givare (S1, k ä n n e t e c k n a t S2, S3), som utnyttjas för inmätning av projektilens (10) position (xl, yl) i nämnda första plan (35), även utnyttjas för inmätning av projektilens position (x2, y2) i nämnda andra plan (36).
6. Sätt enligt något ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a t hastighet, aktuell gas. av att nämnda projektil (10) färdas med en som understiger ljudutbredningshastigheten i
7. Sätt enligt krav 6, k ä n n et e c k n a t av att nämnda projektil (10) utgörs av en kula från ett hand- eldvapen.
8. Anordning för utövande av sättet enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av (S1, S2, S3, S4, S5, S6) operativt förbunden styrenhet (20) en med nämnda akustiska givare samt, en med nämnda styrenhet operativt förbunden presen- tationsenhet (22), varvid de akustiska givarna är anordnad att detektera projektilens (10) passage genom nämnda första respektive andra plan (35, 36) samt i beroende därav avge elektriska signaler till styrenheten, varvid nämnda styrenhet är anordnad att mottaga fastställa inbördes skillnader i tid mellan respektive akustiska elektriska signaler från varje akustisk givare, givares detektering av den förbipasserande projektilen, ur 506 ess 18 W Ü 20 25 30 35 dessa tidsskillnader bestämma projektilens position i det första respektive andra planet, med hjälp av dessa positioner fastställa projektilens träffpunkt i nämnda màlplan (31) samt med hjälp av presentationsenheten indikera den fastställda träffpunkten. k ä n n e t e c k n a d S5, S6) har riktningsberoende känslighet och är anordnade att endast
9. Anordning enligt krav 8, av att nämnda akustiska givare (S1, S2, S3, S4, detektera ljud i eller i en omedelbar närhet av nämnda första (35) respektive andra (36) plan.
10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten (20) är anordnad att i tids- eller frek- vensdomänen beräkna den parvisa korrelationen mellan de elektriska signalerna från åtminstone vissa av de akustiska givarna (S1, S2, S3, S4, S5, S6), vid maximal signal- korrelation fastställa en tidsskillnad för ifrågavarande signalpar, därur fastställa ett antal möjliga positioner (10) passage genom nämnda första respek- (35, 36) taten från varje sådan parvis korrelation fastställa en för projektilens tive andra plan samt genom att kombinera resul- entydig position för projektilen i det första respektive andra planet.
ll. Anordning enligt krav 9 eller 10, k ä n n e- t e c k nia d av att var och en av nämnda akustiska givare (S1, S2, S3, S4, element, vilka är anordnade med givna inbördes avstånd för S5, S6) utgörs av en uppsättning mikrofon- àstadkommande av nämnda riktningsberoende känslighet.
12. Anordning enligt krav 9 eller 10, k ä n n e- t e c k n a d av att var och en av nämnda akustiska givare (S1, S2, S3, S4, är anordnat i en viss punkt relativt en akustiskt reflekte- S5, S6) utgörs av ett mikrofonelement, som 10 506 658 19 rande och koncentrerande omgivning för ástadkommande av nämnda riktningsberoende känslighet.
13. Anordning enligt något av krav 8 till 12, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten (20) är anord- nad att inmäta gàngtiden för projektilen (10) mellan nämnda första och andra plan (35, 36) samt dârur fastställa pro- jektilens hastighet.
14. Anordning enligt något av krav 8 till 13, (20) utgörs av en dator samt av att nämnda presentationsenhet k ä n n e t e c k n a d av att nämnda styrenhet (22) utgörs av en datorbildskärm.
SE9601248A 1996-03-29 1996-03-29 Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning SE506658C2 (sv)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9601248A SE506658C2 (sv) 1996-03-29 1996-03-29 Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning
SE9604768A SE506657C2 (sv) 1996-03-29 1996-12-20 Sätt och anordning vid projektilinmätning
AU25254/97A AU2525497A (en) 1996-03-29 1997-03-27 Method and device for projectile measurements
AT97916698T ATE228236T1 (de) 1996-03-29 1997-03-27 Verfahren und vorrichtung zur messung von geschossparametern
PCT/SE1997/000547 WO1997037194A1 (en) 1996-03-29 1997-03-27 Method and device for projectile measurements
EP97916698A EP0890075B1 (en) 1996-03-29 1997-03-27 Method and device for projectile measurements
US09/155,143 US6198694B1 (en) 1996-03-29 1997-03-27 Method and device for projectile measurements
DE69717264T DE69717264D1 (de) 1996-03-29 1997-03-27 Verfahren und vorrichtung zur messung von geschossparametern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9601248A SE506658C2 (sv) 1996-03-29 1996-03-29 Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9601248D0 SE9601248D0 (sv) 1996-03-29
SE9601248L SE9601248L (sv) 1997-09-30
SE506658C2 true SE506658C2 (sv) 1998-01-26

Family

ID=20402038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9601248A SE506658C2 (sv) 1996-03-29 1996-03-29 Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE506658C2 (sv)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112710249B (zh) * 2021-01-12 2022-11-29 山东非金属材料研究所 一种弹道冲击条件下靶板背面变形应变率的测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
SE9601248L (sv) 1997-09-30
SE9601248D0 (sv) 1996-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6198694B1 (en) Method and device for projectile measurements
US7408840B2 (en) System and method for disambiguating shooter locations
JP3203347B2 (ja) 超音速投射物軌跡判定方法および装置
EP0012580B1 (en) Apparatus for detecting and locating the position of a bullet
AU2008202423B2 (en) Systems and methods for disambiguating shooter locations
US4885725A (en) Position measuring apparatus and method
EP0019428B1 (en) Projectile locating apparatus
CN103869287A (zh) 枪声定位定向方法
US8451691B2 (en) Method and apparatus for detecting a launch position of a projectile
SE506658C2 (sv) Sätt och anordning vid beröringsfri projektilinmätning
US5944317A (en) Shock wave scoring apparatus employing dual concentric curved rod sensors
US10107606B2 (en) Device for determining the velocity of a bullet
JP2021175963A (ja) 風向・風速計
RU210598U1 (ru) Акустический анемометр
Chen et al. The method of impact point location based on planar double disk array
CN117441092A (zh) 超声换能器的布置、具有这种类型的布置的夹持式超声测量设备以及用于调整超声测量设备的方法
Kisatsky Determining the position and trajectory of supersonic projectiles from acoustic measurements
JPH05142330A (ja) 射撃訓練装置
GB2187552A (en) Apparatus for monitoring movement of a fluid

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed