SE524913C2 - Sätt och anordning för ensning av eldrör - Google Patents

Description

25 30 - . Q u ~u 524 9123 En andra metod för ensning av eldrör och sikte bygger på att man anordnar en spegelyta på mynningen av eldröret. Denna spegelyta skall vara riktad mot en särskild sensor i bakre änden av pj äsen/tomet altemativt direkt in i siktet. Genom att skickat ex en laserstråle mot spegeln och mäta förändringen av läget på reflexen kan myrmingens riktning i förhållande till sensom/siktet kalkyleras och kompenseras för. I ett realtidsystem blir det därmed möjligt att kompensera löpande för ändringar i mynningens riktning.

Användningen av MRK betyder alltså, förutom att någon oskyddad måste gå ut framför vagnen och att korrigeringama måste göras under samverkan mellan denne och skytten inne i vagnen, även att man under operationen måste ha tillgång till ett referensmål på tillräckligt långt avstånd därifrån. Denna typ av ensning skulle alltså under skarpt läge kanske kunna utföras en gång per dag samtidigt som en MRK, som är ett förhållandevis dyrt precisionsinstrument, normalt delas mellan flera pjäser.

Under en och samma dag kan emellertid t ex stark sol, vind eller regn förändra pjäsens träffpunkt tillräckligt mycket för att man även vid en mycket noggrann skjutning kommer att bomma målet.

Den andra typen av ensningssystem med spegelreferensen på eldrörsmyrmingen kan råka ut för flera olika typer av problem. Den mätsensor som används (någon sorts ljuskälla) är detekterbar för rätt sorts spaningsutrustning från motståndarsidan och den mekaniska miljön på eldrörsmyrmingen är extremt påfrestande och ställer därför mycket höga krav på spegelinfästningen och spegelmaterial eflersom vinkelriktigheten på spegelns inriktning relativt mynningens kärnlinje i princip måste vara oförändrad.

Spegeln kommer dessutom att utsättas för kraftig nedsmutsning dels från väder och vind, omgivande terräng etc. och dels från restprodukter från avfyrade skott. En ytterligare begränsning av denna teknik är att systemet inte medger någon absolut inmätning mot ett tillräckligt avlägset mål varför detta i alla fall måste göras med en MRK även om perioderna mellan MRK-imnätningama därvid avsevärt borde kunna förlängas.

En tredje metod för ensning av eldrör och sikte finns beskriven i US-A-4 879 814 i vilken det föreslås en användning av en i vapnets ladd- eller patronläge anordnad 10 15 20 25 30 . . - . .- . - . ~ .- laserkälla som utformats som en blindpatron och som vid sin initiering sänder en med eldrörets kämlinje samordnad laserstråle som på långt avstånd (i texten anges 1200 meter) ger en tillräckligt skarp återreflex för att möjliggöra en ensning av eldrör och sikte mot laserstrålens träffpunkt. Denna metod ger inte någon egentlig möjlighet att korrigera för sådana väsentliga felkällor som eldrörsnedböjning beroende av tyngdkraften och/eller oliksidig uppvärmning av eldröret etc, utan den måste närmast ses som ett sätt att åstadkomma en ganska grov ensning av eldröret medelkämlinj e med siktet. En andra nackdel med metoden är att det laserbelysta målet måste ha vissa kvalifikationer som plan spegel fór att metoden skall kunna tillämpas. Sålunda föreslås t ex i patentskriften att man som belyst mål utväljer t ex stuckfasadklädda hus, plana större stenar eller andra fordon och dylika för metodens utövning lämpliga objekt finns inte alltid tillgängliga. Under icke skarpa lägen föreslås helt enkelt användningen av en plan spegel och i metodkraven 1-3 hänvisas kort och gott till användningen av en plan spegel.

Ytterligare en metod för ensning av eldrör och sikte vid direktskj utande eldrörsvapen finns beskriven i vår egen svenska patentansökan 0203 721-6 i vilken det föreslås att man som referens for eldrörets kärnlinje i dettas mot mynningen avslutande del vid ensningen av eldrör och sikte utnyttjar en fi-am genom eldröret från dettas laddöppning fram till mynningen framförd riktningsmarkör i form av en i eldrörets skjutriktning seende videokamera inom vars synfalt eldrörets kämlinje ingår och vilken under ensningsoperationen fixeras i eldröret på sådant sätt att dess optiska axel sammanfaller med eldrörskämlinj ens inriktning i eldrörsmynningen. Därefier samordnas den av videokameran visade bilden med vapensiktets siktesbild. Detta sätt att utnyttja en videokamera för ensning av eldrör och sikte har den klara fördelen att hela ensningsförfarandet kan genomföras utan att någon av besättningen måste lämna det stridsfordon i vilket det aktuella vapnet är monterat. En andra fördel med förfarandet ligger i att ensningen helt genomförs mellan siktet och den för skjutresultatet kritiska yttre delen av eldröret. Metoden ifråga tar sålunda direkt hänsyn till den tidigare diskuterade mer eller mindre förekommande eldrörskrökningen. En nackdel med metoden ifråga är emellertid att den nödvändiggör att den därvid utnyttjade videokameran från eldrörets laddöppning förs genom hela eldröret ända fram till dess myrming. En operation som visserligen lätt kan genomföras från laddarens plats inne i aktuellt stridsfordon men som samtidigt trots allt tar en viss tid att genomföra och 10 15 20 25 30 524 913 4 likaledes tar det tid att hämta tillbaka videokarneran. Den senare tidsaspekten skulle kurma visa sig vara en väsentlig nackdel om man plötsligt skulle stå inför problemet att omedelbart behöva öppna eld.

I enlighet med föreliggande uppfinning föreslås nu istället ett nytt sätt och en anordning för att under utnyttjande av en videokamera ensa eldrör och sikte vid främst medel- och grovkalibriga eldrörsvapen avsedda för direktskjutning på långa avstånd.

Sättet enligt uppfinningen bygger på att videokameran anordnas inne i eldröret i höjd med dettas ladd- eller patronläge med kamerans syririktning sammanfallande med eldrörets skjutriktning och den egna optiska axeln noga centrerad med eldrörets kämlinje i höjd med det egna läget i eldröret. Videokameran utnyttjas sedan dels för att ensa siktet med eldrörets kämlinje i höjd med eldrörets laddläge och dels för att bestämma eldrörskrökningen och kompensera siktesinställningen i enlighet därmed.

Enligt uppfinningen mäter man sålunda in den proj icerade bild av eldrörets mynning som är tillgänglig för kameran och beräknar ur denna bilds avvikelser från eldrörets verkliga tvärsnittsform medelst en med kameran samverkande eller med densamma sammanbyggd beräkningsenhet inriktningen av eldrörets kämlinje i eldrörsmynningen, varefier siktesinställningen kompenseras i enlighet därmed.

Videokameran skall alltså vara en del av ett optiskt mätande system, som skall kunna mäta eldrörets myrmingsgeometri mycket noggrant, dvs dels myrmingsgeometrin som sådan och dels som mynningens kämlinjeläge i förhållande till patronlägets kämlinje.

Dessutom skall kameran vara så konstruerad att den förutom att den kan fokuseras på eldrörsmyrmingen så skall den även kunna fokusera på oändligheten dvs kurma titta på ett objekt på stort avstånd bortom eldrörsmyrmingen dvs kurma riktas mot en punkt eller ett mål i terrängen. Den senare funktionen gör det alltså möjligt att direkt ensa eldrör och sikte mot ett avlägset mål och i kritiska lägen där siktesfimktionen fallit bort t ex genom yttre skada skulle videokameran kurma ersätta siktet genom att denna först används för att rikta pjäsen mot ett hotande fientligt mål för att omedelbart därefter ersättas av ett skarpt skott för bekämpning av målet.

Den för uppfinningen utmärkande placeringen av videokarneran innebär att denna antingen kan ha givits den yttre formen av en i vapnets patronläge passande blindpatron, som laddas i vapnets patronläge på samma sätt som en skarp patron, eller 10 15 20 25 30 524 913 att videokameran helt enkelt byggts in i vapnets slut- eller bakstycke och alltså i det senare fallet är klar för inmätning så länge vapnet inte är laddat med en skarp patron. I enlighet med den första varianten krävs att man gör patron ur och laddar innan vapnet kan vara klart för eldgivning och i det andra fallet krävs enbart att vapnet laddas, dvs i båda fallen mycket snabbt genomförda standardoperationer som inte på något allvarligare sätt kommer att fördröja ett nödvändigt snabbt påkommet behov av att öppna eld.

Genom att på ett noggrant sätt via den i eldröret placerade videokameran observera ett på tillräckligt långt avstånd därifrån beläget mål kan alltså en enda person, t ex skytten, utan att behöva lämna sin ordinarie plats i det stridsfordon i vilket pjäsen ingår, ensa eldledningssystemet till pjäsen. De mätdata som därvid erhålles från det optiskt mätande systemet skall enligt en utveckling av systemet enligt uppfinningen kunna överföras direkt till eldledningssystemet. Denna typ av mätning mot objekt i terrängen måste emellertid för att ett verkligt säkert underlag skall erhållas kompletteras med mätningar som definierar eldrörsmynningens vinkling, i de flesta fall i form av en nedböjning mot mynningen. Denna vinkling eller nedböjning bestäms enligt uppfinningen genom att fonnen på den på videokamerans bildplan projicerade bilden av eldrörsmynningen jämförs med eldrörsmynningens verkliga form. Varje vinkling eller nedböjning av eldrörsmynningen ger en i videokamerans bildplan proj icerad bild av eldrörsmyrmingen som uppvisar en mer eller elliptisk utformning istället för eldrörsmyrmingens verkliga cirkulära form. Detta eftersom nedvinklad del av eldrörets innervägg begränsar videokarnerans bild av mynningen. Ellipticiteten är sålunda ett mått på mynningens vinkel i förhållande till eldrörets inriktning i höjd med patronläget. Ur den sålunda projicerade bilden kan sedan en lärnpligt programrnerad mikroprocessor eller motsvarande lätt beräkna eldrörskämlinj ens verkliga inriktning i eldrörsmynningen. Som tidigare påpekats är det den delen av kärnlinj ens inriktning som framförallt bestämmer det ur eldröret avfyrade skottets riktning då det lämnar eldröret. Det faktum att en videokameras bildplan är uppdelat i ett mycket stort antal pixlar som alltså antingen kommer att markera bild eller icke markera bild då kameran fokuseras mot eldrörsmynningen underlättar i hög grad jämförelsen mellan erhållen bild och eldrörsmyrmingens verkliga form och därmed även bestämningen av eldrörsvinklingen mot mynningen och eldrörskämlinj ens inriktning i mynningen.

Sättet enligt uppfinningen innefattar sålunda även en indirekt metod att mäta eldrörets . . . - . . . . . . . _. . .. » u. u. -. - q »_ . .- .. . . . z . . . .. - . . . - . - . - ~ ~ 5 . . . . .. .. .. _. .... .. 10 15 20 25 30 . . n n .n ---- .- 524 915 6 inriktning och därigenom skaffa sig information om mynningens förskjutning i förhållande till sikteslinjen.

Rent praktiskt innebär utövandet av uppfinningen att den optiskt detekterande enheten i form av videokameran bringas att sända sin vid den egna aktiveringen insamlade information till en bildbehandlingsenhet som kan vara integrerad med eldledningssystemet eller utgöra en fristående enhet. I bildbehandlingsenheten mäts geometrin för den i den optiskt detekterade enheten (videokameran) registrerade bilden av eldrörmynningen i fonn av antalet i bilden berörda pixlar och deras lägen i bilden. Därigenom kan samtliga lägesfórskjutningar, geometriförändringar och liknande kalkyleras och omvandlas till information om för eldledningssystemet nödvändiga infonnationer om vinkelförändringar etc. I samma system kan även inarbetas alarmfunktioner som varnar för eller hindrar eldöppning vid större konstaterade skador på eldröret eller slitage.

Som redan tidigare påpekats kan det optiskt mätande systemet även vid svåra skador på siktet användas som provisoriskt sikte i och med att eldröret då först ställs in på målet med hjälp av den for anordningen enligt uppfinningen utmärkande videokameran, varefier laddning och avfyring verkställs. Genom ett utnyttjande av antingen en videomässigt överlagrad streckplatta i videobilden eller en videomålfölj are kan då målet mätas in och dess läge när projektilen när fram med relativt god precision bedömas. I denna reservmod skickas informationen via videomålfölj aren till eldledningen, om inte denna är helt utslagen eller direkt ut på en videomonitor for direkt hantering av skytten.

För bestämning av videokamerans orientering relativt eldrörets vertikalaxel kan särskilda organ vara anordnade. Det kan vara fråga om riktningskärmande sensorer anbringade i anslutning till eller på videokameran. Det kan även vara fråga om en mekanisk koppling med exempelvis spår i eldröret och utskjutande del i videokameran.

Uppñnningen finns närmare definierad i de efterföljande patentkraven och den skall nu endast något ytterligare i några detaljer beskrivas i samband med bifogade figurer, där: 10 15 20 25 30 a Q a u n. . . . ~ n. 524 913 7 Figur 1 schematiskt visar den kompletta anordningen enligt uppfinningen.

Figur 2 i större skala överdrivet visar den på videokarnerans bildplan projicerade bilden av eldrörets myrming.

I figur 1 markerar 1 det snittade eldröret till en i ett icke utritat stridsfordon monterad kanon. I figuren finns även eldrörets 1 kämlinje 2 samt dess bakstycke 3 utritade. I eldrörets 1 patron- eller laddläge 4 är vidare den för anordningen enligt uppfinningen utmärkande videokameran 5 anordnad. Denna har i det visade exemplet lärnpligen den yttre formen av en blindpatron och är glappfritt införd i patronläget. Blindpatronen kan vara försedd med icke visad utskjutande del för samverkan med spår i eldröret för väldefinierad orientering av videokaineran. Alternativt kan riktningskännande sensorer ingå i konstruktionen. Från video- eller mätkameran 5 matas av densamma insamlade mätvärden via kabeln 6 till en bildbehandlingsenhet 7 som via kablarna 8 resp 9 står i förbindelse med dels en videomålfölj are 10 och dels med pj äsens ordinarie eldledning 11, vilken i sin tur kan stå i förbindelse med tom och eldrörsservon via en kabel 12. Bildbehandlingsenheten 7 kan även vara integrerad med videokarneran i blindpatronen. Det kan här framhållas att videomålföljaren är en option i våra system och inte nödvändigtvis behöver ingå i uppfinningen i sin allmännaste form. Eftersom detalj funktionerna i hela detta system enbart handlar om normal teknisk eldledningsteknik som inte omfattas av uppfinningen, kommer dessa detalj er ej att diskuteras närmare i detta sammanhang. Som vidare framgår av Fig.1 står bildbehandlingsenheten 7 även via kabeln 13 i direkt förbindelse med en på skyttens 14 plats anbringad monitor 15. Den senare har även en direktförbindelse 16 till videomålfölj aren 10 vilken i sin tur har en direktförbindelse 17 med eldledningen 11.

Som framgår av figuren 1 vinklas eldröret l nedåt av tyngdkraften, sned värmebelastiiing eller motsvarande vilket har medfört att eldrörets kämlinj e 2 ligger sträckan x förskjuten i eldrörsmynningen 19 än i jämförelse med laddläget 4, där videokameran 5 är placerad. Denna nedvinkling kan även anges som just en vinkel vilket även gjorts med vinkeln V. 10 524 913 8 - - o ø nu s . . - u a.

Som framgår av figur 2 kommer videokamerans 5 bildplan 20 att visa en projicerad bild 21 av eldrörets 1 mynning som är elliptisk. Detta eftersom bilden i sin överkant begränsas av det nedböjda eldrörets mynningskant och längs sin nederkant begränsas av den inre nedre eldrörsväggen. Läget för eldrörskärnlinjen i själva eldrörsmynningen har i figur 2 markerats 2y, medan den direkta linjära förlängningen av eldrörskämlinj en i höjd med eldrörets laddläge, dvs där videokameran 5 är placerad, har givits markeringen 2i. Det är alltså ur denna elliptiska bild av eldrörsmynningen som eldrörets nedvinkling beräknas genom en jämförelse med eldrörsmyrmingens verkliga cirkulära tvärsnitt. Ur samma material kan sedan den verkliga riktningen för eldrörskärnlinj en i eldrönnynningen beräknas.

Claims (14)

10 15 20 25 30 524 913 ~ n u n .o e Patentkrav

1. l. Sätt att vid ensningen av eldrörets (1) inriktning med vapnets eldledningssystem (sikte) (1 1) vid direktskjutande eldrörsvapen utnyttja en videokamera (5) för bestämning av eldrörets (1) krökning (v, x) mot myrmingen (18) åstadkommen av tyngdkraften, sned värmebelastning eller motsvarande, kännetecknat därav att en inne i eldröret (1), i höjd med dettas patron- eller laddläge (4), anordnad i eldrörets (1) skjutriktning seende videokamera (5), vars egna optiska axel är noga synkroniserad med eldrörets kärnlinje (2) i höjd med det egna läget i eldröret (1), utnyttjas för att mäta in den proj icerade bilden (20) av eldrörets mynning (18) som därvid är tillgänglig för videokameran (5) och att ur denna bilds avvikelser från eldrörets verkliga cirkulära tvärsnittsform bestämma inriktningen av eldrörets (1) kämlinje (2) i eldrörsmynningen (18), samt att korrigera siktets (1 1) ensning med denna beräknade inriktning av eldrörets kämlinje (2y) i eldrörsmynningen (18).

2. Sätt enligt patentkravet 1, kännetecknat därav att videokameran (5) för upptagning av den projicerade bilden (20) av eldrörsmyrmingens form och organ för bestämning av eldrörskämlinj ens (2) avvikelser (x, v) i höjd med eldrörsmynningen (18) samordnas i ett optisk mätande system innefattande eller samordnat med nödvändiga beräkningsenheter i vilket även funktioner för bestämning av och förvarning om eldrörsslitage och indikeringar av och larmfunktioner vid eventuella skador på eldröret (1) inarbetas.

3. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav att videokamerans (5) bildläges uppdelning i ett mycket stort antal ljuskänsliga pixlar utnyttjas vid bestämningen av avvikelsema mellan eldrörets kärnlinjes inriktning i höjd med laddläget och vid eldrörsmynningen.

4. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav att videokameran (5) förutom att utnyttjas för avbildning av eldrörsmynningens form (20) med därpå följ ande bestämning av avvikelsema (x, v) mellan eldrörskärnlinjens inriktning i höjd med vapnets ladd- eller patronläge (4) och kärnlinj ens (2) inriktning i eldrörets mynning (18) även genom fokusering på långa avstånd utanför eldrörsmynningen utnyttjas för att direkt observera och inrikta eldröret mot ett 10 15 20 25 30 n u o . nu s . - ~ ~ -ø 524 913 1 0 avlägset mål samtidigt som siktet ensas mot samma mål.

5. Anordning för ensa eldrörets (1) inriktning, vid främst för direktskjutning avsedda eldrörsvapen, med vapnets eldledningssystem (sikte) (1 l) innefattande en videokamera (5), känneteckn ad därav att videokameran (5) är applicerbar inne i vapnets eldrör (1) i höjd med dettas ladd- eller patronläge (4) och seende i eldrörets skjutriktning, vilken videokamera är så utformad att dess egen optiska axel sammanfaller med inriktningen av eldrörets kärnlinje (2) i höjd med videokamerans (5) placering inne i eldröret (1) och varvid denna videokamera med nödvändiga tillbehör bildar ett optiskt mätande system som innefattar eller är samordnat med nödvändiga beräkningsenheter som ur den på videokamerans bildläge projicerade bilden (21) av eldrörsmyrmingen (19) och ur bildens avvikelser från eldrörstvärsnittets verkliga cirkulära form kan beräkna avvikelsema i förskjutning eller vinkel (x, v) mellan eldrörskärnlinj ens inriktning i höjd med patron- eller laddläget (2i) och eldrörsmynningen (2y).

6. Anordning enligt patentkravet 5, kännetecknad därav att videokamera- eldledningssystemet i egenskap av en optiskt detekterande enhet är förbunden med en bildbehandlingsenhet (10) som mäter geometrin för den på videokamerans bildfiinktion projicerade bilden (21) av eldrörsmyrmingen (19) och omvandlar det antal därvid berörda pixlar eller delar av pixlar till vinkelförändringar (x, v) för eldrörets kämlinje (2i-2y) som vidarebefordras till vapnets eldledningssystem för ensning av eldrörsmynningens kärnlinje med siktet.

7. Anordning enligt något av patentkraven 5-6, kännetecknad därav att videokameran (5) förutom att kunna fokuseras på eldrörsmyrmingen även kan fokuseras mot mål på långt avstånd utanför eldrörsmynningen.

8. Anordning enligt något av patentkraven 5-7, kännetecknar! därav att videokameran (5) är fast monterad i vapnets slutstycke och utformad att se genom eldröret så snart ingen patron finns i vapnets patron- eller laddläge (4).

9. Anordning enligt något av patentkraven 5-8, kännetecknad därav att videokameran (5) är utformad som en blindpatron som för in i eldrörets laddläge (4). 10 15 u ø c c .- . 524 913 11 - - u » nu

10. Anordning enligt något av patentkraven 5-9, kännetecknad därav att det optiskt mätande systemet innefattar övervakningsfunktioner för bestämning av och förvarning om skador, slitage eller liknande riskindikationer för eldrörets funktion.

11. Anordning enligt något av patentkraven 5-10, kännetecknad därav att anordningen innefattar organ för bestämning av videokamerans orientering relativt eldrörets vertikalaxel.

12. Anordning enligt patentkravet 1 1, kännetecknad därav att organen för bestämning av videokamerans orientering innefattar riktningskännande sensorer anbringade i anslutning till videokameran.

13. Anordning enligt patentkravet 1 1, kännetecknad därav att organen för bestämning av videokamerans orientering innefattar en mekanisk koppling.

14. Anordning enligt patentkravet 13, kännetecknad därav att den mekaniska kopplingen innefattar spår i eldröret och en därmed samverkande utskjutande del i videokameran.