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PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung zum Gebrauch bei der Ausbildung von Schützen, bei der ein Geschoss von einer Feuerstellung aus in Richtung auf eine Zielscheibe abgefeuert wird, gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung (S1, S2, S3, 54, 62, 64, SlS2, 615615', Sl'-S2p, S'-S2", Cl -C2; S1, S3, S4;
S2-38, 702, 722, 746-S2, 615-615', S2-615, Sl- 52, 70) zum Messen von Geschossparametern, und zwar mindestens der Geschossgeschwindigkeit in der Nähe der Zielscheibe in einer Zone vor der Zielscheibe, sowie mindestens eine Recheneinrichtung, wobei durch die Einrichtung und die Recheneinheit festgestellt wird, ob die gemessene Geschwindigkeit innerhalb eines erwarteten Geschossgeschwindigkeitsbereiches liegt und dass das Ergebnis des Vergleichs zwischen der gemessenen Geschwindigkeit und mindestens einem erwarteten Geschwindigkeitswert angezeigt wird so, dass der übende Schütze eine Anzeige darüber erhält, ob es sich um ein freifliegendes Geschoss handelt oder ein Geschoss, das vor dem Auftreffen auf die Zielscheibe oder vor dem Passieren der erwähnten Zone abgeprallt ist.
2. Anordnung nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine starre Zielscheibe (35), eine zweite Einrichtung (38, 702, 722) zum Nachweisen eines Geschosstreffers auf der Zielscheibe, wobei die ersten Einrichtungen (S1, S2, S3, 62, 64) und die Recheneinrichtung (70) zum Nachweisen der Tatsache, dass das Geschoss mindestens eine vorbestimmte Zone gegenüber der Zielscheibe passiert hat, dienen, und die Recheneinrichtung (70) durch die zweite Einrichtung zum Nachweisen eines Treffers und die erste Einrichtung zum Erfassen der Bewegung des Geschosses so gesteuert wird, dass sie eine Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt, in dem ein Geschosstreffer auf der Zielscheibe nachgewiesen wird, und einem Zeitpunkt, in dem nachgewiesen wird, dass das Geschoss die vorbestimmte Zone passiert hat, ermittelt,
dass diese Zeitdifferenz mit mindestens einem erwarteten Zeitdifferenzwert verglichen wird, wobei der erwartete Zeitdifferenzwert so gewählt ist, dass ein übender Schütze die erwähnte Anzeige erhält
3. Anordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine starre Zielscheibe (35), eine zweite Einrichtung (38, 64, 702, 722) zum Erfassen eines Geschosstreffers auf der Zielscheibe, wobei die Recheneinrichtung (70) durch die zweite Einrichtung zum Nachweisen eines Geschosstreffers und die erste Einrichtung (St - S2, S2-6l5, 615 - 615', S1'- S2', S'-S2", C1-C2) zum Messen der Geschossge- schwindigkeit so gesteuert wird, dass sie die gemessene Geschwindigkeit mit mindestens einem erwarteten Geschossgeschwindigkeitswert vergleicht.
4. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung eine erste Vorrichtung (51, S3, S4) umfasst, die dazu dient, die Lage eines Punktes in einer Messebene, an dem die Flugbahn (44) die Messebene kreuzt, zu ermitteln und anzuzeigen, so dass mindestens annähernd angezeigt wird, wo das Geschoss sich gegenüber der Zielscheibe bewegt hat, sowie eine zweite Vorrichtung (S2-38, 702, 722, 746-S2, 615-615', S2-615, Sl-S2, 70) aufweist, zum Vergleichen der gemessenen Geschwindigkeit mit mindestens einem erwarteten Geschossgeschwindigkeitswert, so dass ein übender Schütze mindestens eine angenäherte zweite Anzeige darüber erhält, wo sich das
Geschoss gegenüber der Zielscheibe bewegt hat.
5. Anordnung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu der ersten Einrichtung zum Messen der Ge schossgeschwindigkeit eine dritte Einrichtung (Sl-S2, S2-615, 615-615', St'-S2', S1'-S2", Cl -C2) gehört, die dazu dient, nachzuweisen, dass sich das Geschoss an zwei
Punkten vorbeibewegt hat, die längs einer zu der Flugbahn (44) im wesentlichen parallelen Linie durch einen bekannten Abstand (d') getrennt sind, sowie eine vierte Einrichtung (70), die durch die erste Einrichtung zum Erfassen des Geschossdurchgangs betätigt wird und mindestens einen Näherungswert der Geschossgeschwindigkeit im Bereich der Zielscheibe berechnet.
6. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Geschoss mit Überschallgeschwindigkeit bewegt und dass mindestens eine der Einrichtungen zum Nachweisen des Geschossdurchgangs einen Wandler aufweist, der auf eine durch das Geschoss erzeugte, sich in der Luft fortpflanzende Stosswelle anspricht.
7. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu mindestens einer der Einrichtungen zum Nachweisen des Geschossdurchgangs eine fünfte Einrichtung (600, 603, 605) zum Projizieren mindestens eines Lichtvorhangs (608) gehört und dass eine sechste Einrichtung zum Erfassen des Lichtes vorhanden ist, das durch das Geschoss (605, 603, 612, 614) reflektiert wird, wenn sich das Geschoss durch den Lichtvorhang hindurchbewegt.
8. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer der Einrichtungen zum Erfassen des Geschossdurchgangs Mittel (38, 702, 722) zum Nachweisen eines Geschosstreffers auf der Zielscheibe gehören.
9. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Einrichtung zum Nachweisen des Geschossdurchgangs Mittel (746) gehören, die dazu dienen, den Zeitpunkt zu erfassen, in dem das Geschoss von der Feuerstellung aus mittels einer Waffe auf die Zielscheibe abgefeuert wird, und dass die Recheneinrichtung die Verzögerung des Geschosses auf seinem Wege von der Feuerstellung aus zum Bereich der Zielscheibe berücksichtigt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Wenn sich ein Geschoss in der Atmosphäre mit Überschallgeschwindigkeit bewegt, wird eine sich konisch erweiternde Druck- oder Stossw'elle erzeugt, wobei sich das Geschoss am Scheitelpunkt der Stosswelle befindet.
Es wurde bereits vorgeschlagen, ein Gerät zu schaffen, das es ermöglicht, den Punkt zu ermitteln, an dem die Flugbahn eines Geschosses eine Ebene kreuzt, wobei Messwandler oder dergl. benutzt werden, um eine solche durch ein sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegendes Geschoss erzeugte Stosswelle nachzuweisen. Einer dieser Vorschläge ist in der US-PS 3 778 059 beschrieben.
Zwar sind weitere Zielscheibenkonstruktionen und Geräte aus der CH-PS 589 835 sowie dem DE-GM 7 726275 und anderen Veröffentlichungen bekannt, doch bietet keine dieser bekannten Konstruktionen einem Schützen umfassende Übungsmöglichkeiten. Vielmehr liefern diese bekannten Anordnungen einem übenden Schützen nur beschränkte Informationen über seine Fortschritte als Schütze. Beispielsweise ermöglichen es die bekannten Anordnungen, einen Punkt zu bestimmen, an dem ein auf eine Zielscheibe abgefeuertes Geschoss sich gegenüber der Zielscheibe bewegt.
In der US-PS 3 233 904 ist eine automatische Zielscheibenvorrichtung beschrieben, bei der ein Impulsschalter vorhanden ist, der dazu dient, festzustellen, ob ein Geschoss eine Zielscheibe getroffen hat, und mittels dessen ein Zielscheibenmechanismus betätigt wird, durch den die Zielscheibe aus einer vollständig angehobenen in eine vollständig abgesenkte Stellung gebracht wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Treffer eines Geschosses auf einer Zielscheibe zu detektieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zwi
schen Geschossen, welche auf die Zielscheibe in freiem Flug auftreffen und Geschossen, welche auf die Zielscheibe nach einem Abprallen auftreffen, zu unterscheiden. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Geschwindigkeit eines Geschosses zu bestimmen und dabei zwischen Geschossen zu unterscheiden, welche auf die Zielscheibe in freiem Flug auftreffen und Geschossen, welche auf die Zielscheibe nach einem Abprallen auftreffen.
Dies wird erfindungsgemäss erzielt durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches 1.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Durch die Erfindung ist ein Gerät geschaffen worden, das im Vergleich zu den bekannten Geräten erheblich vielseitiger ist und einem übenden Schützen bessere Ausbildungsmöglichkeiten bietet. Um in der Ausbildung befindliche Schützen besser zu informieren, ist es zweckmässig, dem Schützen unmittelbar nach jedem Schuss sowohl positive als auch negative Informationen bezüglich seiner Schiesstechnik zukommen zu lassen. Zwar kommen hierfür Informationen verschiedener Art in Frage, doch sollen vorzugsweise mehrere Anzeigen bezüglich jedes abgefeuerten Schusses geliefert werden.
Beispielsweise ist es erwünscht, dem übenden Schützen mindestens eine angenäherte Anzeige darüber zukommen zu lassen, wo ein auf eine Zielscheibe abgefeuertes Geschoss die Zielscheibe passiert hat, und/oder eine zwangsläufige Anzeige darüber, ob das Geschoss die Zielscheibe tatsächlich getroffen hat und/oder ob es abgeprallt ist, bevor es den Bereich der Zielscheibe erreicht hat. Ferner ist es vorteilhaft, in Verbindung mit einer der vorstehend genannten Anzeigen Informationen darüber zu gewinnen, ob der übende Schütze seine Waffe in der richtigen Weise hält. Das erfindungsgemässe Übungsgerät für Schützen ist insbesondere zum Gebrauch durch Anfänger geeignet, bei denen die Gefahr besteht, dass sie die Waffe nicht in der richtigen Weise halten und dass sie ihre Schüsse nicht einmal so abfeuern, dass die Zielscheibe überhaupt getroffen wird.
Somit wird ein solcher Anfänger davon in Kenntnis gesetzt, auf welche
Weise er seine Schiesstechnik ändern muss, um bessere Treffergebnisse zu erzielen. Jedoch ist das Gerät auch für fortgeschrittene Schützen geeignet, die den Wunsch haben, nicht nur eine Anzeige dafür zu bekommen, dass die Ziel scheibe tatsächlich von einem Geschoss getroffen worden ist, sondern auch erfahren möchten, ob das Geschoss einen be stimmten Bereich der Zielscheibe getroffen hat.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgen den anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schrägansicht eines Übungsschiessplatzes;
Fig. 2 eine Schrägansicht einer Zielscheibenanordnung mit einer Zielscheibe, einem Trefferfühler und Wandlern zum Erfassen einer sich in der Luft fortpflanzenden Stoss welle;
Fig. 3 ein Koordinatensystem zur Bezeichnung der
Anordnung von Wandlern zum Fühlen von Stosswellen;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines vollständigen Geräts nach der Erfindung;
Fig. 5 eine Trennmodulschaltung, die dem Diagramm block 66 in Fig. 4 entspricht;
Fig. 6 als Blockschaltbild einen der Kanäle des Kompa rators 62 nach Fig. 4;
Fig. 7A bis 7F Einzelheiten einer Ausführungsform der
Zeitgeber-Schnittstelle 64 nach Fig. 4;
Fig. 8A und 8B eine Ausführungsform einer Schaltung für die Lufttemperatur-Fühleinrichtung 78 nach Fig. 4;
Fig. 8C ein Zeitsteuerdiagramm für die Schaltungen nach
Fig. 8A und 8B;
Fig. 9 eine Darstellung sich in der Luft fortpflanzender, auf einen scheibenförmigen piezoelektrischen Wandler auftreffender Stosswellen;
Fig. 10 eine Ausgangswellenform des Wandlers nach Fig. 9;
Fig. 11 und 12 eine Ausführungsform von Wandlern zum Fühlen von sich in der Luft fortpflanzenden Stosswellen;
Fig. 13 eine akustisch entkoppelte Halterung für Stosswellenwandler;
Fig. 14A und 14B in Form von Fliessbildern den Unterprogrammaufruf 3 für den Rechner;
Fig. 1 5A bis 1 5C in Form von Fliessbildern den Unterprogrammaufruf4 für den Rechner;
Fig. 16 bis 18 jeweils im Grundriss eine andere Wandleranordnung;
Fig. 19 eine Einrichtung zum Erzeugen eines Lichtvorhangs und zum Erfassen eines den Lichtvorhang passierenden Geschosses;
Fig. 20 eine Konstruktion mit zwei Anordnungen nach Fig. 19 in Verbindung mit einer Anordnung von Wandlern zum Erfassen einer Stosswelle;
Fig. 21 und 22 eine Anordnung zum Fühlen des Auftreffens eines Geschosses auf eine Zielscheibe;
Fig. 23 und 24 eine weitere Anordnung zum Nachweisen eines Geschosstreffers auf einer Zielscheibe;
Fig. 25A und 25B jeweils ein typisches Wandlerausgangssignal für einen Treffer bzw. einen Fehlschuss gegen über einer Zielscheibe;
Fig. 26 den Aufbau einer Zielscheibe zum Nachweisen des Durchgangs eines Geschosses;
Fig. 27 eine weitere Anordnung zum Ermitteln der Geschossgeschwindigkeit; und
Fig. 28 ein Auswertungsblatt zum Auflegen auf den in Fig. 4 dargestellten Bildschirm.
In Fig. list ein erfindungsgemässer Übungsschiessstand in einer Schrägansicht dargestellt. Zu dem Schiessstand gehören mehrere Feuerstellungen 10, von denen aus übende Schützen 12 auf Zielscheiben 14 schiessen können. Vor den Zielscheiben 14 ist z. B. eine Erdaufschüttung 16 vorhanden, welche die Betrachtung der Zielscheiben von den Feuerstellungen aus nicht behindert, es jedoch ermöglicht, mehrere Wandleranordnungen 18 kurz unterhalb des unteren Randes der Zielscheiben und ausserhalb des Flugbereichs der Geschosse vorzusehen.
Die Wandleranordnungen, die weiter unten näher beschrieben werden, können durch zugehörige Kabel mit einem Rechner 22 verbunden sein, der sich in einem Überwachungsraum 24 hinter den Feuerstellungen nach Fig. 1 befindet, oder mit einer nicht dargestellten Datenverarbeitungseinrichtung bzw. einem Rechner, der nahe den Wandlern angeordnet und seinerseits an Sichtgeräte angeschlossen ist. Wie im folgenden erläutert, dient jede Wandleranordnung dazu, die durch ein sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegendes Geschoss erzeugte Stosswelle zu erfassen, wenn ein Schuss auf die betreffende Zielscheibe abgegeben wird, und der Rechner 22 dient dazu, in einer Messebene vor der betreffenden Zielscheibe die Lage des Punktes zu ermitteln, der von der Flugbahn des Geschosses passiert wurde.
Jeder Zielscheibe 14 ist eine in Fig. 1 nicht dargestellte Einrichtung zugeordnet, die anspricht, wenn die Zielscheibe von einem Geschoss getroffen worden ist. Der Rechner 22 steht in Verbindung mit Sichtgeräten 26, 28 und 30, die in dem Überwachungsraum 24 sowie an jeder Feuerstellung 10 und an einem oder mehreren weiteren Plätzen 30 angeordnet sind. Diese Sichtgeräte können z.ffB. dazu dienen, gegenüber einer Darstellung einer Zielscheibe eine angenäherte Anzeige dafür zu liefern, wo das Geschoss die Messebene passiert hat, sowie eine Anzeige dafür, ob die Zielscheibe von dem Geschoss getroffen worden ist. Gemäss Fig. 1 können Zu schauer 32 den Ablauf der Schiessübungen eines oder mehrerer übender Schützen mit Hilfe des Sichtgeräts 30 verfolgen.
An den Rechner 22 kann ein Drucker oder eine Papierstanzeinrichtung 34 angeschlossen sein, so dass es möglich ist, eine dauerhafte Aufzeichnung der mit Hilfe des Rechners ermittelten Flugbahn eines Geschosses zu gewinnen.
Zwar können die in Fig. 1 dargestellten Zielscheiben 14 als sogenannte Ringscheiben ausgebildet sein, doch könnte man auch Zielscheiben beliebiger anderer Form verwenden, z.B. eine starre oder halbstarre Zielscheibe 35, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist und auf der sich eine Darstellung eines Soldaten oder dergl. befindet. Eine zugehörige Einrichtung dient dazu, festzustellen, ob ein auf eine Zielscheibe abgefeuertes Geschoss die Zielscheibe getroffen hat; die Zielscheibe 35 kann auf einer Einrichtung 36 angeordnet sein, mittels welcher die Zielscheibe aus dem Sichtbereich des Schützen entfernt wird, wenn ein Treffer nachgewiesen wird. Bei der Einrichtung zum Nachweisen eines Treffers kann es sich um einen in Fig. 2 dargestellten Trägheitsschalter 38 oder eine beliebige andere Einrichtung handeln.
Weiter unten sind alternativ verwendbare Einrichtungen zum Nachweisen von Treffern beschrieben. Als automatische Einrichtung zum Handhaben der Zielscheiben kann man z. B. die in der US PS 3 233 904 beschriebene verwenden. Derartige Einrichtungen werden durch die Australasian Training Aids Pty. Ltd., Albury, N.S.W. 2640, Australien, unter der Katalognummer 106535 auf den Markt gebracht. Die gleiche Firma liefert unter der Katalognummer 101805 auch Trägheitsschalter.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind vier Wandler S1 bis S4 auf einer starren Unterstützung 40 angeordnet, die von der Einrichtung 36 getragen wird. Zwar könnte man die Wandleranordnungen 18 von den Einrichtungen 36 getrennt unterhalb der Zielscheiben 14 anordnen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, doch gewährleistet die Befestigung jeder Wandleranordnung an der zugehörigen Zielscheibeneinrichtung in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise, dass die Messebene gegen über der Zielscheibe 35 genau in der richtigen Lage gehalten wird.
Zujedem der Wandler S1 bis S4 nach Fig. 2 gehört vorzugsweise ein scheibenförmiges piezoelektrisches Element mit einem Durchmesser von 5 mm, das an einem halbkugelförmigen Dom aus Aluminium befestigt ist, dessen halbkugelförmige Fläche so angeordnet ist, dass sie von der durch ein Geschoss erzeugten Stosswelle getroffen wird. Die durch ein Geschoss erzeugte Stosswelle ist in Fig. 2 durch mehrere Kreise 42 von zunehmendem Durchmesser angedeutet; die Flugbahn des Geschosses ist durch eine gerade Linie 44 bezeichnet; die in der Zielscheibe 35 beim Auftreffen eines Geschosses erzeugten akustischen Schwingungen sind durch Kreisbogensegmente 46 angedeutet.
Fig. 3 zeigt ein dreidimensionales Koordinatensystem, in dem die Anordnung der vier Wandler S1 bis S4 in Beziehung zu dem Bezugspunkt (0, 0, 0) dargestellt ist. Die Wandleranordnung ähnelt der in Fig. 2 dargestellten, d.h. die drei Wandler S1, S3 und S4 sind in Abständen längs der X-Achse verteilt, und der vierte Wandler S2 ist in einem Abstand längs der Z-Achse hinter dem Wandler S1 angeordnet. Ferner zeigt Fig. 3 einen Teil der Zielscheibe 35 und einen Pfeil 44 zur Bezeichnung der Flugbahn eines Geschosses. Der längs der X-Achse gemessene Abstand zwischen dem Wandler S1 und dem Wandler S3 bzw. dem Wandler S4 ist in Fig. 3 mit d bezeichnet, während der längs der Z-Achse gemessene Abstand zwischen den Wandlern S1 und S2 mit d' bezeichnet ist.
Die X-Y-Ebene, die den Ursprung der Z-Achse des Koordinatensystems nach Fig. 3 schneidet, wird als Messebene betrachtet, innerhalb welcher die Lage der Flugbahn 44 des Geschosses ermittelt werden soll.
Wenn die Wandler S1 bis S4 auf eine durch ein Geschoss erzeugte Stosswelle ansprechen, erzeugen sie Ausgangssignale, mittels welcher sich der in der Messebene liegende Punkt ermitteln lässt, an dem die Flugbahn des Geschosses die Messebene gekreuzt hat. Weiter unten folgt eine mathematische Untersuchung für einen relativ einfachen Fall, für den die nachstehenden Annahmen gelten:
1) Die Wandleranordnung entspricht der Darstellung in Fig. 3;
2) die X-Achse der Messebene verläuft parallel zu einer die Wandler S1, S3 und S4 verbindenden Linie;
3) die Flugbahn des Geschosses verläuft im rechten Winkel zu der Messebene;
4) das Geschoss bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit;
5) die Luft, in der sich die auf die Wandler auftreffende Stosswelle fortpflanzt, besitzt a) eine gleichmässige und isotrope Stosswellen-Fortpflanzungsgeschwindigkeit und b) keine Geschwindigkeit (z. B. Wind) gegenüber der Wandleranordnung; und
6) die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Stosswelle und die Geschwindigkeit des Geschosses werden getrennt gemessen, oder sie sind auf andere Weise bekannt, oder sie werden angenommen.
Es hat sich gezeigt, dass in der Praxis kleine Abweichungen von den vorstehenden Bedingungen zulässig sind, denn der resultierende Fehler bezüglich der berechneten Lage des Punktes in der Messebene, an dem das Geschoss die Messebene passiert, ist in den meisten Fällen so klein, dass er als zulässig erscheint. Die Zeitpunkte, in denen die Stosswelle an den verschiedenen Wandlern S1 bis S4 eintrifft, werden im folgenden mit T1, T2, T3 und T4 bezeichnet. Alle diese Zeitpunkte werden gegenüber einer beliebig gewählten Ausgangszeit gemessen. Vs ist definiert als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Stosswellenfront in Luft im rechten Winkel zu der Wellenfront, und VB ist definiert als die Geschwindigkeit, mit der sich das Geschoss mit Überschallgeschwindigkeit längs seiner Flugbahn bewegt.
Die Geschwindigkeit VB des Geschosses im rechten Winkel zu der Messebene lässt sich aus den Zeitpunkten Tl und T2 berechnen, in denen die Stosswelle die Wandler Sl und S2 erreicht, sowie aus dem Abstand d' zwischen diesen Wandlern:
EMI3.1
Somit kann man die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Stosswelle im rechten Winkel zur Flugbahn des Geschosses wie folgt definieren:
EMI3.2
Die Differenzen zwischen den Zeitpunkten des Eintreffens der Stosswelle können wie folgt definiert werden: tl = T3-T1 (3) t2 = Teil T4-T1 (4)
Die X-Achsen-Koordinate des Schnittpunktes zwischen der Geschossflugbahn und der Messebene ist wie folgt gegeben:
EMI3.3
Der in der Messebene ermittelte Abstand zwischen dem Wandler St und dem Punkt, an dem die Geschossllugbahn die Messebene schneidet, ist wie folgt gegeben:
EMI4.1
Die Y-Achsen-Koordinate des Schnittpunktes zwischen der Geschossflugbahn und der Messebene ist wie folgt gegeben:
EMI4.2
Es ist möglich, für die vorstehend beschriebene Wandleranordnung eine mathematische Lösung aufzustellen, die die nachstehenden Faktoren berücksichtigt: 1) Wind 2) In ungleichen Abständen längs der X-Achse verteilte
Wandler 3) Nicht gleichachsige Anordnungen 4) Einer Verzögerung ausgesetzte Geschosse und 5) Zur Messebene nicht rechtwinklige Flugbahnen.
Jedoch erfordern die meisten dieser Korrekturen kompliziertere Berechnungen, die im allgemeinen nur mit Hilfe des Iterationsverfahrens durchführbar sind.
Betrachtet man die Wandleranordnungen nach Fig. 1 bis 3 im Grundriss, liegen mindestens drei Wandler auf dem Querbalken des Buchstabens T, und ein Wandler ist an der Basis des Buchstaben T angeordnet. Der Schaft der T-Form ist im wesentlichen auf die zu erwartende Geschossflugbahn ausgerichtet. Befindet sich der Schaft der T-Form nicht ge nau in Fluchtung mit der erwarteten Geschossflugbahn, ergibt sich nur ein relativ geringfügiger Fehler. Ist jedoch der Schaft der T-Form, d.h. gemäss Fig. 3 die Z-Achse, parallel zu der erwarteten Geschossflugbahn angeordnet, werden bei den Ausgangssignalen der Wandler alle zeitlichen Verzögerungen, die von dem Einfallswinkel der Stosswelle abhängen, im wesentlichen ausgelöscht.
In Fig. 4 ist eine T-förmige Anordnung der Wandler St bis S4 im Grundriss dargestellt. Jeder Wandler ist durch ein zugehöriges abgeschirmtes Kabel mit einem zugehörigen Verstärker 54 bzuw. 56 bzw. 58 bzw. 60 verbunden. Die Ausgangssignale dieser Verstärker werden über Kopplungskondensatoren den zugehörigen Eingängen eines Mehrkanal Komparators 62 zugeführt, wobei jeder Kanal ein Ausgangssignal abgibt, wenn das dem betreffenden Kanal zugeführte Eingangssignal einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Somit erscheint am Ausgang jedes der Kanäle 1, 2, 3 und 6 des Komparators 62 ein Impuls, und diese Impulse treten in Zeitpunkten auf, welche die Zeitpunkte anzeigen, in denen die Stosswelle vonjedem der Wandler St bis S4 empfangen wird.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bleibt der Kanal 4 des Komparators mit sechs Kanälen unbenutzt. Die Ausgangssignale der Kanäle 1 bis 3 und 6 des Komparators 62 werden entsprechenden Eingängen einer Zeitgeber-Schnittstelle 64 zugeführt, die mehrere Aufgaben erfüllt; hierzu gehört die Umwandlung der von dem Komparator 62 abgegebenen Impulse in digitale Werte, welche die jeweiligen Zeitpunkte der Erfassung der Stosswelle repräsentieren und über ein Kabel 68 einem Kleinrechner 70 zugeführt werden.
Das Ausgangssignal des Kanals 1 des Komparators 62 wird den Eingängen der Kanäle 0 und 1 der Schnittstelle 64 zugeführt; das Ausgangssignal des Kanals 2 des Komparators wird dem Eingang des Kanals 2 der Schnittstelle zugeführt; das Ausgangssignal des Kanals 3 des Komparators wird den Eingängen der Kanäle 3 und 4 der Schnittstelle zugeführt, und das Ausgangssignal des Komparatorkanals 6 wird dem Eingang des Kanals 6 der Schnittstelle zugeführt.
Der Eingang des Kanals 5 der Schnittstelle 64 ist über den Kanal 5 des Komparators 62 mit einer Lufttemperatur Fühleinrichtung 78 verbunden, zu der ein temperaturempfindliches Gerät 80 zum Messen der Umgebungslufttemperatur gehört. Zu einem weiter unten anhand von Fig. 8A bis 8C erläuterten Zweck ist ferner der Ausgang des Verstärkers 54 an die Lufttemperatur-Fühleinrichtung 78 angeschlossen.
Fig. 4 zeigt ferner schematisch die Zielscheibeneinrichtung 36 und den Trägheitsschalter 38 nach Fig. 2, die mit den erwähnten Einrichtungen verbunden sind, welche durch die genannte Firma Australasian Training Aids Pty., Ltd.
hergestellt werden. An die Klemmen A, B und C der Verbindung zwischen der Zielscheibeneinrichtung und dem Trägheitsschalter ist ein Trennmodul 66 angeschlossen, der einen Impuls von ähnlicher Form wie die Ausgangsimpulse des Komparators 62 liefert, wenn der Trägheitsschalter 38 beim Auftreffen eines Geschosses auf die starre Zielscheibe 35 nach Fig. 2 betätigt wird. Das Ausgangssignal des Trennmoduls 66 wird den beiden übrigen, in Fig. 4 als Kanäle 7 und S.S. bezeichneten Eingängen der Schnittstelle 64 zugeführt.
Bei dem Kleinrechner 70 nach Fig. 4 kann es sich um das Modell LSI-2/20G handeln, das von der Computer Automation Inc., Irvine, Kalifornien, U.S.A., unter der Teilbezeichnung 10560-16 auf den Markt gebracht wird. Die Grundform dieses Geräts ist vorzugsweise mit einer zusätzlichen Speicherplatte (Fabrikat der Firma Computer Automation, Teilnummer 11673-16) ausgerüstet, durch die der Rechnerspeicher erweitert wird, damit mit einem umfassenderen Basic -Programm gearbeitet werden kann. Weiterhin ist der Kleinrechner 70 vorzugsweise mit einem doppelten Floppy-Disk-Antrieb der Firma Computer Automation (Teilnummer 22566-22) und einem Floppy-Disk-Steuergerät der Firma Computer Automation (Teilnummer 14696-01) versehen.
Gemäss Fig. 4 ist der Kleinrechner 70 an eine Datenstation 72 angeschlossen, zu der ein Bildschirm und eine Tastatur gehören; beispielsweise handelt es sich um das Modell Consul 520 der Firma Applied Digital Data Systems Inc., 100 Marcus Boulevard, Hauppauge, New York 11787, U.S.A. Dieses Gerät ist mit dem LSI-2-Kleinrechner steckerkompatibel.
Zu weiteren peripheren Geräten, die zwar für den Betrieb der erfindungsgemässen Anlage nicht benötigt werden, die jedoch eingesetzt werden können, um die Schiessausbildung flexibler zu gestalten, gehören ein Zeilendrucker 72' zum Herstellen dauerhafter Dokumente sowie eine Kombina-.
tion72" eines Generators für graphische Darstellungen mit einem Sichtgerät, die es ermöglicht, die Koordinaten des Schnittpunktes zwischen der Geschossflugbahn und der Messebene gegenüber einer Darstellung der Zielscheibe anzuzeigen, und die ausserdem anzeigt, ob die Zielscheibe getroffen worden ist; ausserdem liefert diese Kombination eine Anzeige des gesamten Schiessergebnisses eines übenden Schützen. Bei der Kombination 72" kann des sich z. B. um das Modell MRD 450 der Firma Applied Digital Data Systems, Inc. handeln, das mit dem LSI-2-Kleinrechner stekkerkompatibel ist.
Gemäss Fig. 4 ist ferner ein Thermometer 76 vorhanden, bei dem es sich vorzugsweise um ein mit Fernanzeige arbeitendes digitales Thermometer handelt, z. B. um das Modell Pye-Ether 60-4561-CM der Firma Pyrimetric Service and Supplies, 242-248 Lennox St., Richmond, Victoria 3221, Australien, das mit einem Aussenlufttemperaturfühler (Teilnummer Z9846) versehen ist. Das nicht dargestellte Fühlelement des Thermometers 76 kann in der Nähe der Wandleranordnung angeordnet sein, und wenn die Anlage nicht mit der Lufttemperatur-Fühleinrichtung 78 nach Fig. 4 ausgerüstet ist, kann die die Datenstation 72 bedienende Person das fernanzeigende Digitalthermometer 76 ablesen und dem Rechner den Wert der Lufttemperatur eingeben.
Mit Hilfe einer weiter unten angegebenen bekannten Formel lässt sich ein Annäherungswert für die Geschwindigkeit der Fortpflanzung der Stosswelle in der Umgebungsluft leicht aus dem Wert der Lufttemperatur berechnen.
Fig. 5 zeigt die Schaltung eines Trennmoduls 66 für den Trägheitsschalter 38 mit Eingängen A, B und C, die ebenso wie in Fig. 4 mit dem handelsüblichen Trägheitsschalter verbunden sind. Der Trennmodul 66 schützt das Ausgangssignal des Trägheitsschalters gegen Gleichspannungen und führt der Zeitgeber-Schnittstelle 64 nach Fig. 4 das Signal in einem Format zu, das mit demjenigen der Ausgangssignale des Komparators 62 vergleichbar ist.
Zu dem Trennmodul 66 gehören zweckmässig die nachstehend genannten Schaltungselemente.
82, 84 1N914
86 47 Mikrofarad
88 BC177
90 10Kiloohm
92 820 Ohm
94 5082-4360
96 470 Ohm
98 6,8 Kiloohm 100 10 Mikrofarad 102 74LS221N
Monostabiler Multivibrator mit Eingängen für Schmitt'sche Trigger 104 DS8830N
eine Spannung von + 5V angeschlossen ist. Die Zähler 2 bis 8 empfangen jeweils das Taktsignal CLK, und jeder der Zähler 2 bis 7 liefert eines der Schnellübertragungssignale RC2 bis RC7 -, wenn der betreffende Zähler überläuft. Die Gatter 2 bis 8 sind so geschaltet, dass ihnen zugehörige Befehlssignale INl - bis IN7 - zugeführt werden, um die Zählerinhalte den Klemmen TBOO - bis TB 15 - zuzuführen.
Fig. 7A zeigt weiter ein Gatter NAND 1, dem die Verriegelungsausgangssignale LCH0 + bis LCH7 + zugeführt werden und das ein Ausgangssignal SEN7 + erzeugt, auf dessen Zweck weiter unten eingegangen wird.
Fig. 7B zeigt eine Schaltung zum Erzeugen des Löschsignals CLR zum Zurücksetzen der Eingangs-Verriegelungseinrichtungen FF0 bis FF7 und der Aufwärts-Abwärts Zähler 1 bis 7. Wenn an einem der Schnellübertragungsausgänge RC 1 - bis RC7 - der Aufwärts-Abwärts-Zähler 1 bis 7 ein schwaches logisches Signal erscheint, das anzeigt, dass ein Zähler übergelaufen ist, oder wenn der Rechner ein Rücksetzsignal SEL4 - liefert, triggert das NAND-Gatter 2 ein monostabiles Element, das dann ein Löschsignal CLR in Form eines logischen Impulses liefert, um die Aufwärts Abwärts-Zähler 1 bis 7 und die Eingangs-Verriegelungseinrichtungen FF0 bis FF7 nach Fig. 7A zu löschen.
Die Aufwärts-Abwärts-Zähler 1 bis 7 werden durch das Signal SEL4 - des Rechners jedesmal zurückgesetzt, bevor ein übender Schütze einen Schuss abfeuert. Wird ein Schuss abgegeben, zählt jeder Zähler abwärts oder aufwärts, was sich jeweils danach richtet, ob der zugehörige Kanal vor oder nach einem Bezugskanal getriggert wird, bei dem es sich im vorliegenden Fall um den Einganskanal CH0 handelt.
Fig. 7C zeigt die Eingangsschaltung für das Eingangssignal S.S. der Zeitgeberschnittstelle. Die Verriegelungseinrichtung FF8 empfängt das Rücksetzsignal SEL4 - und das voreingestellte Signal SELl - der Schnittstellensteuereinrichtung nach Fig. 7E und 7F in Abhängigkeit von Rechnerbefehlen. Der Eingang S.S. der Zeitgeberschnittstelle empfängt ein Trefferanzeigesignal VEL - von dem Trägheitsschalter-Trennmodul 66 und erzeugt ein Zählerfreigabesignal ENA8 - für den Aufwärts-Abwärts-Zähler 8.
Der Rechner verkehrt mit der Zeitgeberschnittstelle dadurch, dass er gemäss Fig. 7D den Leitungen ABO3 bis ABO7 eine Vorrichtungsadresse und den Leitungen ABO0 bis ABO2 nach Fig. 7F einen Funktionscode zuführt.
Gibt der Rechner gerade Daten an die Zeitgeberschnittstelle ab, wird das Signal OUT erzeugt: nimmt der Rechner gerade Daten auf, wird das Signal IN erzeugt.
Fig. 7D zeigt Exclusiv-Oder-Gatter EORI I bis EOR15 zum Decodieren der Vorrichtungsadresse . Eine solche Vorrichtungsadresse kann auch manuell mit Hilfe von Schaltern SWI bis SW5 gewählt werden. Das Adressensignal AD - des Gatters NAND 3 wird dann gemäss Fig. 7D mit Hilfe von durch den Rechner erzeugten Signalen IN, OUT, EXEC und PLSE weitergeleitet, um zu verhindern, dass die Zeitgeberschnittstelle auf Speicheradressen anspricht, die ebenfalls in der Adressenleitung erscheinen.
Fig. 7F zeigt eine Verriegelungseinrichtung 2A, die den Funktionscode der Leitungen ABO0 bis ABO2 festhält, wenn entweder das IN-Signal oder das OUT-Signal erzeugt wird. Die Eingabe-Ausgabe-Funktionssignale der Verriegelungseinrichtung 2A sind in Fig. 7F mit IOF0 bis IOF2 bezeichnet.
Führt der Rechner einen IN-Befehl aus, um Daten aus der Zeitgeberschnittstelle aufzunehmen, liefert die Kombination von IOF0 bis IOF2 und ADIN - nach Fig. 7F eines der Signale IOF0 bis IOF2 und ADIN nach Fig. 7D eines der Signale IN0 - bis IN7 - für den Binär-Dezimal-Decodierer 5A nach Fig. 7E. Jedes der Signale INO - bis IN7 - ermöglicht es, Daten aus einem der Aufwärts-Abwärts-Zähler 1 bis
8 an die Datenleitungsklemmen TBOO - TB15 - abzuge- ben.
Führt der Rechner gerade einen Wähl -Befehl für die Zeitgeberschnittstelle aus, erzeugt die Kombination von Signalen IOF0 bis IOF2 und ADEXP - (Fig. 7D) eines der Wählsignale SELO - bis SEL7 - für den Binär-Dezimal Decodierer 5B nach Fig. 7E. Bei der beschriebenen Erfindung werden die folgenden Wählsignalfunktionen verwen det:
SELl - Freigabe der Triggerung der Verriegelungseinrich tung FF9 (Fig. 7C) SEL2 Zurücksetzen des Aufwärts-Abwärts-Zählers 8 (Fig. 7A) SEL4- Zurücksetzen der Verriegelungseinrichtung FF8 (Fig. 7C) und Triggern des monostabilen Elements
328 über das Gatter NAND2 (Fig. 7B)
Führt der Rechner gerade einen Fühlbefehl der Zeitgeberschnittstelle aus, ermöglicht es die Kombination der Signale tOF0 bis IOF2 (Fig. 7E) und AD - (Fig. 7D), eines der Fühlsignale SEN0 + bis SEN7 + der SER-Leitung nach Fig. 7E zuzuführen. Hierdurch wird es dem Rechner ermöglicht, den Zustand eines dieser Fühlsignale zu prüfen.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur das Fühlsignal SEN7 + verwendet, das anzeigt, dass die Zeitgeberschnittstelle einen vollständigen Satz von Zeitdaten für einen einzigen auf die Zielscheibe abgegebenen Schuss enthält; hierauf wird im folgenden näher eingegangen.
Im folgenden wird die Betriebsweise der Zeitgeberschnittstelle 64 näher erläutert. Bei dem Kanal CH0 handelt es sich um den Bezugskanal. Jede Triggerung eines Kanals führt zur Betätigung einer zugehörigen Verriegelungseinrichtung (FF0 bis FF7, Fig. 7A), so dass eines der Signale LCH0 + bis LCH7 + erzeugt wird. Jedes der Signale LCH + bis LCH7 + steuert die Aufwärts-Abwärts-Leitung eines der Zähler 1 bis 7, und diese Signale werden ausserdem Oder-Gattern EOR1 bis EOR7 zugeführt, um ein zugehöriges Zählerfreigabesignal (ENA1- bis ENA7 -) zu erzeugen.
Die Exklusiv-Oder-Gatter EOR1 bis EOR7 erfüllen jeweils zwei Aufgaben. Erstens werden die Zähler jedes Kanals, bei dem eine Triggerung vor dem Bezugskanal CH0 stattfindet, freigegeben, bis der Bezugskanal CH0 eine Triggerung bewirkt. Daher zählen die Zähler abwärts, da in der zugehörigen LCH + - Eingangsleitung ein starkes Signal erscheint. Zweitens werden die Zähler aller Kanäle, die nicht durch über den Zeitbezugskanal CH0 zugeführte Signale getriggert worden sind, durch den Bezugskanal freigegeben, bis jeder einzelne Kanal eine Triggerung bewirkt. Dies hat zur Folge, dass die Zähler aufwärts zählen, denn in den zugehörigen Leitungen LCH + erscheint ein schwaches Signal, während die Zähler freigegeben sind.
Anfänglich setzt der Rechner den Aufwärts-Abwärts Zähler 8 mit dem Signal SEL2 - zurück und bewirkt dann eine allgemeine Rücksetzung mit dem Signal SEL4 -. Das Signal SEL4 - veranlasst das Gatter NAND2 (Fig. 7B), das monostabile Element 328 zu triggern, so dass ein Löschsignal CLR erzeugt wird, welches die Verriegelungseinrichtung FF0 bis FF7 und die Aufwärts-Abwärts-Zähler 1 bis 7 (Fig. 7A) zurücksetzt. Das Rücksetzsignal SEL4 - löscht auch die Verriegelungseinrichtung FF8 (Fig. 7C). Die Verriegelungseinrichtung FF9 (Fig. 7C) wird durch den Rechner mittels des SEL1- voreingestellt, wodurch die Einrichtung FF9 gesetzt wird.
Die Verriegelungseinrichtung FF9 wird somit durch ein Taktsignal gesetzt, wenn ein Signal VEL - dem Eingang S.S. von dem Trägheitsschalter-Trennmodul 66 aus zugeführt wird, um anzuzeigen, dass die Zielscheibe getroffen worden ist.
Bevor ein Schuss abgegeben wird, werden somit die Zähler 1 bis 8 zurückgesetzt, die Eingabe-Verriegelungseinrichtungen FF0 bis FF7 werden zurückgesetzt, und die Verriege lungseinrichtung FF9 wird betriebsbereit gemacht. Alle Rücksetzungen erfolgen, wenn der Rechner die weiter unten beschriebene Basic-Aufrufanweisung (3) ausführt.
In diesem Stadium ist keiner der Kanäle CH0 bis CH7 und auch nicht der S.S.-Kanal 8 getriggert worden. Da keine Triggerung des Kanals CH0 erfolgt ist, ist ein schwaches Signal LCH0 + vorhanden. Das andere Eingangssignal für das Gatter EOR0 behält einen hohen Wert bei, so dass das Ausgangssignal dieses Gatters ebenfalls einen hohen Wert hat.
Da die Signale LCHl + bis LCH7+ alle einen niedrigen Pegel haben, weisen die Signale ENAt - bis ENA7 - sämtlich einen hohen Pegel auf, so dass alle Aufwärts-Abwärts Zähler 1 bis 7 gesperrt sind. Das Signal ENA8 - hat ebenfalls einen hohen Pegel, so dass der Aufwärts-Abwärts Zähler 8 gesperrt ist.
Nunmehr sei angenommen, dass ein Schuss auf der linken Seite der Zielscheibe abgegeben wird und die Zielscheibe verfehlt, so dass die Flugbahn gemäss Fig. 4 links von der Wandleranordnung verläuft. Der Kanal 3 nach Fig. 7A wird zuerst getriggert, so dass das Signal LCH3 + einen hohen Pegel annimmt, wodurch das Signal ENA3 - auf einen niedrigen Pegel gebracht wird, um den Aufwärts-Abwärts-Zähler 3 zu veranlassen, eine Abwärtszählung durchzuführen. Hierauf werden der Bezugskanal CH0 und der Kanal CHl gleichzeitig getriggert. Das Signal LCH0 + nimmt einen hohen Pegel an, so dass am Ausgang des Gatters EOR0 ein schwaches Signal erscheint.
Daher nimmt das Signal ENA3 - einen hohen Pegel an, während die Signale ENA2 - und ENA4 - bis ENA7 - auf einen niedrigen Pegel gebracht werden. Die Signale ENAt - und ENAS - be- halten ihren hohen Pegel bei. Somit wird der Zähler 3 angehalten, der Zähler 1 bleibt gesperrt, so dass bei ihm kein Zählergebnis vorhanden ist, und die Zähler 2 sowie 5 bis 7 beginnen mit der Aufwärtszählung.
Wenn die aufeinanderfolgenden Kanäle getriggert werden, nimmt das zugehörige Signal LCH + einen hohen Pegel an, so dass das zugehörige Signal ENA - beseitigt und der betreffende Zähler angehalten wird. Haben alle Signale LCH + einen hohen Pegel, wodurch angezeigt wird, dass sämtliche Zähler gesperrt worden sind, geht das Signal SEN7 + am Ausgang des Gatters NAND 1 nach Fig. 7A von einem hohen auf einen niedrigen Pegel über. Der Rechner überwacht das Signal SEN7 + und wartet, bis alle Zeitsteuerflankenzählungen abgeschlossen sind.
Wenn der Rechner das Signal SEN7 + fühlt, wodurch angezeigt wird, dass in den Zählern 1 bis 7 ein vollständiger Satz von Zählergebnissen vorhanden ist, erzeugt er die Adressensignale ABO0 bis ABO7 und das IN-Signal, so dass der Binär-Dezimal-Decodierer 5a nachFig. 7E nacheinander die Signale IN - bis IN7 - ausgibt, damit der Rechner nacheinander den Zustand jedes Zählers abliest (über die Ausgabeleitungen TBO0 - bis TB15-).
Der Rechner hatjetzt Zählergebnisse empfangen, welche die nachstehenden Zeitpunkte repräsentieren: Tl Zählergebnis Null des Zählers 1 (Wandler S1) T2 Positives Zählergebnis des Zählers 2 (Wandler S2) T3 Negatives Zählergebnis des Zählers 3 (Wandler S3) T4 Negatives Zählergebnis des Zählers 4 (Wandler S3) T5 Positives Zählergebnis des Zählers 5 (Lufttemperatur
Fühlmodul, wie nachstehend anhand von Fig. 10 er läutert;
fehlt dieser Modul, geht das Ausgangssignal des Verstärkers 60 des Kanals 6 zum Eingangskanal
CH5 der Zeitgeberschnittstelle, und das Ausgangssi gnal des Wandlers S4 triggert den Zähler 5) T6 Positives Zählergebnis des Zählers 6 (Wandler S4)
T7 Positives Zählergebnis des Zählers 7 (Trägheitsschal ter)
A2 Zählergebnis Null des Zählers 8 (Trägheitsschalter)
Das Zählergebnis Null in A2 zeigt an, dass der Trägheits schalter nicht betätigt wurde, d. h. dass der abgegebene
Schuss die Zielscheibe verfehlt hat. Hätte das Geschoss die
Zielscheibe getroffen, wäre in A2 ein von Null verschiedenes
Zählergebnis festgehalten worden, denn das Signal ENA8 würde beim Eintreffen des Signals VEL - einen niedrigen
Pegel angenommen haben (Fig. 7C).
Der Rechner ist so programmiert, dass er die empfange nen Zeit -Signale T1 bis T7 und das Signal A2 in der nach stehend beschriebenen Weise so verarbeitet, dass die Koordi naten der Geschossflugbahn in der X -X-Massebene nach
Fig. 3 ermittelt werden.
Wenn irgendein Kanal der Zeitgeberschnittstelle fälschli cherweise getriggert wird, da z. B. der Trägheitsschalter durch Steinschlag getriggert wird oder da einer der Wandler auf Geräusche von anderen Schiessbahnen oder dergl. an spricht, zählt der zugehörige Zähler weiter, bis er überläuft und ein Schnellübertragsignal (RCl - bis RC7-) erzeugt.
Alle diese Schnellübertragsignale werden dem Gatter
NAND2 (Fig. 7B) zugeführt, wodurch das monostabile Ele ment 328 gezündet wird, damit das Löschsignal CLR er zeugt wird, um die Verriegelungseinrichtungen FF0 bis FF7 und die Aufwärts-Abwärts-Zähler 1 bis 7 zurückzusetzen.
Fig. 8A und 8B zeigen eine zweckmässige Schaltung für die Lufttemperatur-Fühleinrichtung 78 nach Fig. 4. Fig. 8C zeigt Wellenformen, die an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 8A und 8B erscheinen. Die Lufttempe ratur-Fühleinrichtung hat die Aufgabe, einen Impuls im Zeitpunkt tl nach dem Zeitpunkt to zu erzeugen, in dem der
Kanal CHl des Komparators 62 getriggert wird, wobei na türlich Fortpflanzungsverzögerungen in den Verbindungskabeln berücksichtigt werden.
Gemäss Fig. 8B nimmt ein in eine Fühlerbaugruppe eingebauter Temperaturfühler ICI eine Temperatur an, die im wesentlichen gleich der Umgebungslufttemperatur in der Nähe der Wandleranordnung ist. Bei dem Temperaturfühler ICI kann es sich z. B. um das Modell AD590M handeln, das durch die Analog Devices Inc., P.O. Box 280, Norwood, MA 02062, U.S.A., auf den Markt gebracht wird. Der Temperaturfühler IC1 ermöglicht das Fliessen eines Stroms IIN, der im wesentlichen proportional zur absoluten Temperatur (in Kelvin) des Halbleiterchips ist, welcher das aktive Element des Temperaturfühlers bildet.
Wenn gemäss Fig. 8A der Wandler S1 eine durch das Geschoss erzeugte Stosswelle erfasst, wird am Ausgang des zugehörigen Verstärkers 54 (Fig. 4) eine Wellenform ähnlich der in Fig. 8C bei A dargestellten erzeugt. Der IC-Chip IC3B nach Fig. 8A bildet einen Schwellenwertdetektor, und der Schwellenwert ist auf den gleichen Wert eingestellt wie der Kanal CHt des Komparators 62 nach Fig. 6.
Bei dem IC-Chip IC3 kann es sich um die Type LM 319 handeln, die von der National Semiconductor Corporation, Box 2900, Santa Clara, Kalifornien 95051, U.S.A., auf den Markt gebracht wird. Wenn die Wellenform A nach Fig. 8C den voreingestellten Schwellenwert überschreitet, erscheint am Ausgang des Chips IC3B die Wellenform D. Die Vorderflanke (erster Übergang) der Wellenform B triggert den monostabilen Multivibrator, der durch eine Hälfte des Chips IC4 nach Fig. 8B und die zugehörigen Zeitgeberelemente R8 und C3 gebildet wird. Bei dem Chip IC4 kann es sich um die Type 74LS221N der Texas Instruments, Inc., P.O. Box 5012, Dallas, Texas 75222, U.S.A., handeln.
Das Ausgangssignal dieses monostabilen Multivibrators wird über einen Puffertransistor Q1 dem Gatter eines Metalloxidhalbleiters Q2 zugeführt; die Wellenform an diesem Punkt entspricht der Darstellung C in Fig. 8C. Als Transistor Ql kann man die Type BC107 der Mullard Ltd., Mullard House, Torrington Place, London, England, verwenden; bei dem Halbleiter Q2 kann es sich um die Type VN 40AF der Siliconix Inc., 2201 Laurelwood Road, Santa Clara, Kalifornien 95054, U.S.A., handeln.
Wenn die Wellenform C, deren Pegel normalerweise hoch ist, einen niedrigen Pegel annimmt, geht der Metalloxidhalbleiter Q2 von einem im wesentlichen geringen Widerstand zwischen seiner Quelle S und seinem Kollektor D auf einen sehr hohen Widerstand über, so dass wegen des Fliessens eines Stroms durch den Temperaturfühler IC1, der zu seiner absoluten Temperatur proportional ist, die Spannung am Ausgang des IC-Chips IC2 anzusteigen beginnt, wie es in Fig. 8C bei D gezeigt ist. Die in V/sec gemessene Anstiegsgeschwindigkeit der Wellenform D ist im wesentlichen proportional zu dem durch den Temperaturfühler IC1 fliessenden Strom und damit auch proportional zur absoluten Temperatur des Temperaturfühlers.
Bei dem IC-Chip IC2 kann es sich um die Type CA3040 der RCA Solid State,
Box 3200, Summerville, New Jersey 08876, U.S.A., handeln.
Wenn die Spannung der Wellenform D, die dem invertierenden Eingang des Komparators IC3A zugeführt wird, am nicht invertierenden Eingang dieses Komparators bis auf die voreingestellte Schwellenspannung VTH2 ansteigt, ändert das Ausgangssignal des Komparators IC3A seinen Zustand, wie es in Fig. 8C durch die Wellenform E dargestellt ist; dies geschieht im Zeitpunkt t1. Hierdurch wird ein zweiter mono stabiler Multivibrator getriggert, der durch eine Hälfte des integrierten Schaltkreises IC4 und die Zeitgeberelemente C4 und R9 gebildet wird. Das Ausgangssignal des zweiten mo nostabilen Multivibrators wird über einen Leitungstreiber chip IC5 einem Koaxialkabel zugeführt, das eine Verbin dung zum Eingang des Kanals 5 des Komparators 62 her stellt.
Die Wirkungsweise der Lufttemperatur-Fühleinrichtung
78 nach Fig. 8A und 8B lässt sich wie folgt mathematisch be schreiben, wobei angenommen ist, dass die Rampe derWel lenform D nach Fig. 8C linear verläuft, und wobei Verset zungsspannungen innerhalb der Schaltung, die gering sein werden, vernachlässigt werden.
EMI8.1
Hierin ist V0 die Spannung der Wellenform D nach Fig. 8C und
EMI8.2
Hierin ist IIN der durch IC1 fliessende Strom.
IIN = C OK (10)
Hierin ist C eine Proportionalitätskonstante, und OK bezeichnet die absolute Temperatur von IC1.
Kombiniert man die Gleichungen (8), (9) und (10), erhält man oder
EMI8.3
-Die Zeitgeberschnittstelle 64 kann dann die Zeit t mit Hilfe des gleichen Verfahrens messen, das benutzt wird, um die Zeitdifferenzen zwischen den Wandlern S1 bis S4 zu messen. Wie erwähnt, setzt die Zeitgeberschnittstelle 64 den Zähler 5 in Betrieb, der aufwärts zählt, wenn über den Kanal CHO, der auf die Erfassung einer Stosswelle durch den Wandler S1 anspricht, ein Impuls erscheint.
Der Zähler 5 beendet seinen Zählvorgang beim Eintreffen des Impulses mit der Wellenform G nach Fig. 8C von der Temperaturfühleinrichtung im Zeitpunkt t1. Somit ist das Zählergebnis des Zählers 5 der Zeitgeberschnittstelle direkt proportional zum Kehrwert der absoluten Temperatur des Fühlers IC 1.
Jeder der Wandler S1 bis S4 kann als flache Scheibe 530 aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet sein, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Wird ein Geschoss 532 auf der rechten Seite des Wandlers 530 abgefeuert, trifft die Stosswelle auf die Ecke 534 des Wandlers, der dann ein Ausgangssignal mit der in Fig. 10 dargestellten Wellenform erzeugt. Zwar ist es erwünscht, die in Fig. 10 angegebene Zeit T zu messen, doch ist es schwierig, diese Zeit genau zu erfassen, da sich die Amplitude der Zacke 542 nach der Lage des Geschosses gegenüber dem Wandler richtet und sich diese Zacke nur schwer vom Hintergrundsrauschen unterscheiden lässt und unter bestimmten Bedingungen sogar ausbleiben kann.
Dem Kleinrechner wird im voraus die Lage iedes Wandlers gemeldet; bei allen Berechnungen ist angenommen, dass sich der Wandler an dem Punkt 536 befindet und dass das Ausgangssignal des Wandlers den Augenblick anzeigt, in dem die Stosswelle an dem Punkt 536 eintrifft.
Jedoch ist der Abstand zwischen der Wandleroberfläche und jeder der Flugbahnen der Geschosse 532 und 538 gleich der Strecke L. Da der Wandler ein Ausgangssignal erzeugt, sobald die Stosswelle auf die Oberfläche des Wandlers auftrifft, ergeben sich gleich lange Zeitspannen zwischen dem Durchgang des Geschosses und der Erzeugung des Ausgangssignals. Daher würde das Ausgangssignal des Wandlers anzeigen. dass die Flugbahnen der Geschosse 532 und 538 gleich weit von dem Punkt 536 entfernt sind, was tatsächlich unzutreffend ist.
Man kann diesen Nachteil vermeiden, indem man die Wandler stehend anordnet, so dass sie senkrecht stehende Scheiben bilden, deren ebene Flächen dem übenden Schützen zugewandt sind. Wenn sich ein Geschoss über die Scheiben hinweg bewegt und wenn die zugehörige Stosswelle erzeugt wird, trifft die Stosswelle auf den Rand jeder Scheibe, und die Auftreffpunkte sind gleich weit vom Mittelpunkt der Scheibe entfernt. Zwar wird hierdurch ein konstanter Zeitfehler eingeführt, doch da zur Berechnung der Lage der Ge schossflugbahn nur Zeitdifferenzen verwendet werden, gleicht sich dieser Fehler aus.
Die stehende Anordnung der Scheiben ermöglicht es jedoch nicht, das Problem zu vermeiden, das im Erscheinen der positiven Zacke 542 am Beginn des Ausgangssignals 540 besteht.
Daher wird es vorgezogen, jeden Wandler mit einem Dom aus festem Material zu versehen, der eine der Stosswelle ausgesetzte konvexe Fläche aufweist, wobei die ebene Basis des Doms in Berührung mit dem scheibenförmigen Wandler steht und geeignet ist, Stosswellen aus der Atmosphäre auf die Wandlerscheibe zu übertragen. Durch auf die Zielscheibe abgefeuerte Geschosse erzeugte Stosswellen treffen stets tangential auf den halbkugelförmigen Dom auf, und die Stosswellen werden durch den Dom in radialer Richtung direkt zum Mittelpunkt des Wandlers übertragen.
Während der Berechnung der Lage der Geschossflugbahn wird der hierdurch hervorgerufene konstante Zeitfehler ausgeglichen.
Der halbkugelförmige Dom verhindert weitgehend oder vollständig die Erzeugung der positiv gerichteten Zacke 542 nach Fig. 10, so dass das Ausgangssignal des Wandlers stär ker einer Sinuswelle ähnelt. Der Anfangspunkt dieser Sinuswelle muss mit hoher Genauigkeit gemessen werden, und daher muss der Wandler schnell ansprechen.
Es ist zweckmässig, eine piezoelektrische Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 5 mm zu verwenden, die schnell anspricht und ein Ausgangssignal von relativ hoher Amplitude liefert.
Fig. 11 und 12 zeigen eine mögliche Ausführungsform eines Wandlers zum Gebrauch in Verbindung mit der Erfindung mit einem Wandlerelement in Gestalt einer Scheibe 550 aus einem piezoelektrischen Material, z. B. Bleizirkontitanat.
Die Scheibe 550 hat eine Dicke von etwa 1 mm und einen Durchmesser von 2 bis 5 mm; es kann sich um das Fabrikat mit der Teilnummer MB1043 der Mullard Ltd., Torrington Place, London, England, handeln. Die voneinander abgewandten ebenen Flächen der Scheibe 550 sind mit einem Überzug 552 aus einem leitfähigen Material, z. B. aus im Vakuum aufgebrachten Silber, versehen.
Zwei elektrisch leitende Drähte 554 und 556, die z. B. aus Kupfer oder Gold bestehen, sind an der Unterseite der Scheibe an ihrem Mittelpunkt bzw. am Rand der Oberseite der Scheibe durch Verlöten oder mit Hilfe eines Ultraschall Verbindungsverfahrens befestigt. Die Scheibe 550 ist fest in ein Gehäuse eingebaut, zu dem ein zylindrisches Bauteil 558 gehört, das an einem Ende eine Aussparung 560 aufweist, deren Tiefe etwa 1,5 mm beträgt und deren Durchmesser dem Durchmesser des scheibenförmigen Wandlers angepasst ist; die Aussparung 560 ist gleichachsig mit einer axialen Bohrung 562 angeordnet, die sich durch das Bauteil 558 erstreckt und den Draht 554 aufnimmt, der mit der Unterseite der piezoelektrischen Scheibe verbunden ist.
Das Bauteil 558 ist nahe seiner Umfangsfläche mit einer zu der Bohrung 562 parallelen zweiten Bohrung 564 versehen, in welcher der Draht 556 angeordnet ist und die in einer offenen Aussparung 566 mündet, die an die Hauptaussparung 560 angrenzt.
Das Bauteil 558 kann aus dem unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Tufnol erhältlichen Material bestehen, bei dem es sich um ein mit einem Phenolharz gebundenes Gewebemateriat handelt, das in zylindrischer Form erhältlich ist.
Das Gehäuse kann durch maschinelle Bearbeitung aus diesem Material hergestellt werden, doch kann man auch ein Zwei-Komponenten-Phenolharz verwenden, wie es unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Araldit erhältlich ist; das Harz wird durch ein zylindrisches Gehäuse 568 aus Aluminium in seiner Lage gehalten und nachträglich bearbeitet.
Wird diese Konstruktion verwendet, kann man das Gehäuse 568 aus Aluminium erden, so dass ein Faraday'scher Käfig entsteht, der das Rauschen auf ein Mindestmass verringert.
Das piezoelektrische Material und die Drähte werden in dem Bauteil 558 mittels eines Klebstoffs festgelegt, wobei man z. B. Araldit oder einen stossfesten Cyanoacrylklebstoffver- wendet. Das Bauteil 558 weist auf seiner Unterseite zwei kleine Sacklöcher 570 und 572 auf, in die elektrisch leitende Stifte eingebaut sind. Die Drähte 554 und 556 ragen aus den unteren Enden der Bohrungen 562 und 564 heraus und sind mit den Stiften in den Bohrungen 570 und 572 verlötet. Es wird ein Kleber oder ein anderes geeignetes aushärtbares Material verwendet, um alle genannten Teile in ihrer Lage zu halten und an dem Wandlerelement 550 einen massiven halbkugelförmigen Dom 574 zu befestigen, der aus Aluminium besteht oder aus einem aushärtbaren Harzmaterial, z.B. Araldit, gegossen ist.
Der Dom 574 hat vorzugsweise einen Aussendurchmesser von etwa 8 mm, der gleich dem Durchmesser des Gehäuses 568 ist. Ein zentraler Ansatz 576 auf der Unterseite des Doms 574 mit dem gleichen Durchmesser wie die piezoelektrische Scheibe 550 steht in Berüh rung mit dieser Scheibe. Alternativ kann man den Dom 574 und das Bauteil 558 als zusammenhängendes Gussteil ausbilden, in das die Wandlerscheibe 550 eingeschlossen wird.
Der zusammengebaute Wandler mit dem Gehäuse nach Fig. 12 wird, wie erwähnt, vor der Zielscheibe angeordnet.
Es ist wichtig, dass sowohl das Gehäuse als auch das Koaxialkabel, welches denWandler mit dem zugehörigen Verstärker verbindet, gegenüber allen Unterstützungen und anderen starren Konstruktionen akustisch entkoppelt sind, auf welche die durch den Wandler erfasste Stosswelle wirken könnte, bevor die Stosswelle von dem halbkugelförmigen Dom an der Oberseite des Wandlers empfangen wird. Sind die Wandler auf einer starren waagerechten Rahmenkonstruktion montiert, ist es somit wichtig, dass die Wandler gegenüber der Rahmenkonstruktion akustisch entkoppelt sind.
Man kann die Wandler auf einem Klotz aus einem akustischen Entkopplungsmedium anordnen, z. B. auf expandiertem Polymerschaum oder einer Kombination aus Polymerschaum mit einer Metallplatte. Ein bevorzugtes Material ist Polyäthylenschaum mit geschlossenen Zellen, wie er unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Plastizote von der Bakelite Xylonite, Ltd., Englang, auf den Markt gebracht wird. Man kann jedoch auch andere geeignete akustische Entkopplungsmaterialien, z.B. Glasfasergewebe oder Schlackenwolle, verwenden.
Um den Wandler zu montieren, kann man einen in Fig. 13 dargestellten Klotz 580 aus einem akustischen Ent kopplungsmaterial mit einer Aussparung 582 zum Aufnehmen des Wandlers nach Fig. 12 versehen. Der gesamte Klotz kann auf beliebige Weise, z. B. mit Hilfe von Klemmen 584, an einer Rahmenkonstruktion oder Unterstützung 586 befestigt werden, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Weitere geeig- nete Halterungen für den Wandler sind weiter unten beschrieben.
Zusammenfassend sei gesagt, dass zu der vorstehend beschriebenen erfindungsgemässen Anordnung die folgenden Teile gehören:
Die Wandler S1, S3 und S4 zum Ermitteln der Zeitpunkte, in denen eine Stosswelle längs einer zur Messebene parallelen Linie eintrifft, wobei die Messebene im wesentlichen parallel zu der Zielscheibe verläuft;
Die Wandler S1 und S2 zum Ermitteln der Zeitpunkte des Eintreffens der Stosswelle längs einer im rechten Winkel zu der Messebene verlaufenden Lini wobei VsT die Schallgeschwindigkeit in Luft bei der gegebenen Temperatur T und Vs0;c die Schallgeschwindigkeit bei 0 "C bezeichnet;
Ermittlung der Geschwindigkeit des Geschosses in einer zur Messebene rechtwinkligen und zur Flugbahn des Geschosses im wesentlichen parallelen Richtung; und
Ermittlung der Lage der Flugbahn in der Messebene.
Die Informationen, welche die Zeitgeberschnittstelle liefert, ermöglichen es, die erfindungsgemässe Anordnung zur Ausbildung von Schützen mit weiteren sehr vorteilhaften Merkmalen zu versehen. Man sorgt dafür, dass eine Unterscheidung zwischen direkten Treffern durch frei fliegende Geschosse und Treffern erfolgt, die durch abprallende Geschosse oder hochgeschleuderte Steine verursacht werden, wenn die Geschosse auf den Boden auftreffen, und es ist möglich, festzustellen, ob der Trägheitsschalter durch Windkräfte oder aus anderen Gründen fälschlicherweise betätigt wird.
Bei der Ausführungsform, bei der die Zeitgeberschnittstelle 64 verwendet wird, bewirkt eine fehlerhafte Betätigung des Trägheitsschalters, dass der Zähler 7 seine Zählung ausführt, bis das Schnellübertragsignal RC7 - erzeugt wird, wodurch ein automatisches Zurückstellen des Systems bewirkt wird. Ferner sorgt man dafür, dass das System zwischen Treffern auf der Zielscheibe durch abgeprallte Geschosse und Fehlschüssen bei abgeprallten Geschosse unterscheidet. Diese Merkmale führen zu einer weiteren Verbesserung der Übungsmöglichkeiten, denn dem übenden Schützen wird sofort nach der Abgabe eines Schusses die Lage des Schusses gegenüber der Zielscheibe in der Messebene angezeigt; ferner wird angezeigt, ob die Zielscheibe tatsächlich von dem Geschoss getroffen worden ist, ob das Geschoss abgeprallt ist, und welche Bewertung für den Schuss gilt.
Gemäss der Erfindung sind drei mögliche Verfahren zur Verarbeitung der Informationen der Zeitgeberschnittstelle vorgesehen, mittels welcher eine Unterscheidung zwischen einem abgeprallten Geschoss und einem auftreffenden Stein möglich ist.
a) Elektronisches Zielfenster. Um einen echten Treffer zu erfassen, muss die Einrichtung zum Ermitteln der Lage des Treffers erkennen, dass ein Geschoss ein Zielfenster in der Messebene passiert hat, das annähernd der Umrissform der Zielscheibe entspricht. Diese Umrissform ist in dem Rechner gespeichert und wird mit der Lage des Geschosses verglichen, die ihrerseits aus den Ausgangssignalen der Wandler gewonnen wird. Wenn die berechnete Flugbahn des Geschosses ausserhalb des Zielfensters verläuft, kann der durch den Trägheitsschalter oder eine andere Einrichtung zum Registrieren eines Treffers gemeldete Treffer nicht gültig sein, und es kann angenommen werden, dass die Zielscheibe tatsächlich nicht von einem Geschoss getroffen worden ist.
b) Geschossgeschwindigkeit. Versuche haben gezeigt, dass sich zwar von Schuss zu Schuss Unterschiede bezüglich der Fluggeschwindigkeit der Geschosse ergeben, dass man jedoch bei jedem bestimmten Munitionstyp mit Geschossgeschwindigkeiten rechnen kann, die innerhalb einer relativ schmalen Bandbreite liegen, wobei sich Abweichungen von z. B. + 5% ergeben. Ferner hat es sich gezeigt, dass dann, wenn ein Geschoss abprallt, seine scheinbare Geschwindigkeitskomponente, die durch zwei auf einer Linie längs der ursprünglichen Flugbahn angeordnete Fühler gemessem wird, in einem erheblichen Ausmass, z. B. um 40% oder mehr, verringert wird.
Daher ist es möglich, einen echten direkten Treffer von einem Abpraller zu unterscheiden, indem man die gemessene Geschwindigkeitskomponente mit einem voreingestellten unteren Grenzwert vergleicht, der eine erwartete Geschossgeschwindigkeit darstellt, welche jeweils für verschiedene Munitionsarten und Schiessstände unterschiedlich ist. Wenn die nachgewiesene Geschossgeschwindigkeit diesen Schwellen- bzw. Grenzwert nicht überschreitet, kann die zugehörige mechanische Treffermeldung (Trägheitsschalter) nicht gültig sein, und sie kann daher unberücksichtigt bleiben. Man kann dem Rechner Informationen über einen gültigen Mindestwert der Geschossgeschwindigkeit bei der jeweils verwendeten Munition zuführen und den beschriebenen Vergleich durchführen.
Hierzu sei bemerkt, dass es bei diesem Verfahren nicht erforderlich ist, eine Lagemessung durchzuführen; vielmehr benötigt man nur Informationen über die Geschossgeschwindigkeit, und hierzu wird nur ein Stossdetektor in Kombination mit zwei Fühlern benötigt, die gegenüber der Zielscheibe so angeordnet sind, dass sie die Stosswelle erfassen, welche durch das Geschoss an zwei durch einen Abstand längs der Flugbahn getrennten Punkten erzeugt wird.
c) Zeitpunkt der Registrierung eines Treffers. Wenn die Anzeige eines Treffers durch den Trägheitsschalter gültig sein soll, muss die Anzeige innerhalb einer kurzen Zeitspanne gegenüber dem Zeitpunkt erfolgt sein, in dem die Einrichtung zum Ermitteln der Lage des Geschosses das Geschoss erfasst hat. Sowohl aus der Theorie als auch aus der Praxis ergibt sich, dass diese Zeitspanne sehr kurz ist und bei einer Zielscheibe nach Fig. 2 mit der Darstellung einer stehenden Person nicht mehr als +35 ms beträgt. Wenn man alle Zielscheibeneinschläge unterdrückt, die durch den Trägheitsschalter ausserhalb dieser Zeitspanne gemeldet werden, werden viele falsche Treffermeldungen ausgeschaltet.
Die zeitliche Lage und die Länge der genannten Zeitspanne richtet sich nach der Art der Zielscheibe, der Anordnung der Fühler für die Lage der Treffer, d. h. der auf die Stosswelle ansprechenden Wandler, gegenüber der Zielscheibe, dem Nennwert der Geschossgeschwindigkeit, der Schallgeschwindigkeit in Luft sowie in einem geringen Ausmass nach dem Material der Zielscheibe. Jedoch sind alle diese Faktoren im voraus bekannt, und daher ist es möglich, bei der Vorrichtung vorbestimmte Grenzwerte für die genannte Zeitspanne vorzusehen.
Es sei bemerkt, dass es bei dem zuletzt genannten Verfahren nicht erforderlich ist, die Messung der Lage des Geschoses oder auch nur seiner Geschwindigkeit zu ermöglichen, und dass es genügt, lediglich einen Trefferdetektor in Verbindung mit einem einzigen Fühler vorzusehen, der gegenüber der Zielscheibe so angeordnet ist, dass er es ermöglicht, die durch das Geschoss erzeugte Stosswelle zu erfassen.
Für den Fachmann liegt es auf der Hand, dass man gemäss der Erfindung bei der Wandleranordnung nach Fig. 2 und 4 Änderungen vorsehen kann. Fig. 16 bis 18 zeigen Beispiele für solche abgeänderte Wandleranordnungen.
Natürlich kann man bezüglich der Anordnung der Wandler noch weitere Abänderungen vorsehen. Beispielsweise kann man einen oder mehrere Lichtvorhänge erzeugen, die es ermöglichen, den Durchgang eines Geschosses durch einen bestimmten Raumbereich zu erfassen, um die Geschwindigkeit des Geschosses zu ermitteln. Eine solche Einrichtung kann der Beschreibung in der US-PS 3 788 748 entsprechen. Fig. 20 zeigt eine Einrichtung zum Erzeugen eines Lichtvorhangs und zum Erfassen eines den Lichtvorhang passierenden Geschosses. Ein Helium-Neon-Laser 600 erzeugt einen Strahl 602 in Form einer ungedämpften Welle, der auf einen geneigten Quarzspiegel 603 gerichtet wird, welcher auf seiner zweiten Fläche gegenüber dem Strahl 602 einen Spiegelüberzug derart aufweist, dass ein Teil des Strahls 602 durchgelassen wird, um einen Strahl 604 zu erzeugen, der auf eine Linie 605 gerichtet wird.
Die Linie 605 ist als Segment einer kreisrunden Scheibe ausgebildet, die aus einem Flachmaterialstück zugeschnitten ist, das unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Perspex erhältlich ist.
Der Strahl 604 halbiert den Winkel des Segments und tritt zentral in einen kreisrunden Ausschnitt 606 ein, der den Strahl 604 veranlasst, sich weiter als Strahl 608 fortzupflanzen, welcher einen im wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt hat, wie es mit gestrichelten Linien angedeutet ist, und der im wesentlichen keine Divergenz in der Querrichtung aufweist.
Die Linse 605 ist als allgemein dreieckige Platte aus einem lichtdurchlässigen Material mit zwei konvergierenden, im wesentlichen geraden Kanten ausgebildet und mit einem Abschnitt in Form einer einen Teil einer Zylinderfläche bildenden Einkerbung 606 nahe dem durch die konvergierenden Kanten gebildeten Scheitelpunkt versehen; somit wird in die Linse an dem Scheitelpunkt eintretendes Licht veranlasst, zu divergieren. Die beiden geraden Kanten der Linse, bei denen es sich nicht um die dem Scheitel gegenüberliegende Kante handelt, an der das Licht in die Linse eintreten soll, sind dazu bestimmt, das Licht innerhalb der Linse zu reflektieren. Zu diesem Zweck können diese Kanten z. B. verspiegelt sein.
Eine solche Linse nach Fig. 19 und 20 ist geeignet, 256richeinen fächerförmigen Lichtstrahl bzw. einen Lichtvorhang zu erzeugen, dessen Öffnungswinkel gleich dem Winkel ist, der von den Kanten der Platte nahe dem Scheitel eingeschlossen wird, an dem das Licht in die Platte eintritt.
Wenn ein Geschoss den Strahl 608 passiert, wird es von dem Strahl getroffen. Da es sich bei dem Geschoss nicht um einen perfekten schwarzen Körper handeln kann, wird ein Teil des Strahls durch das Geschoss reflektiert, und ein Teil des reflektierten Lichtes kehrt zu der Linse 605 zurück, wo es gesammelt und als Strahl 609 auf den Spiegel 603 geleitet wird. Der Strahl 609 wird durch den Spiegel 603 zurückgeworfen, der auf seiner ersten, dem Strahl 609 zugewandten Fläche beschichtet ist, so dass man den Strahl 610 erhält.
Die Beschichtung des Spiegels 603 ist derart, dass der Strahl 610 etwa 50% des Strahls 609 entspricht. Der Strahl 610 passiert ein optisches Bandpassfilter 612, das Licht zurückhält, dessen Frequenz sich erheblich von der Frequenz des Lasers 600 unterscheidet, um die Fehler zu verringern, die durch Streulicht, z.B. Sonnenlicht, hervorgerufen werden könnten.
Der Strahl 610 verlässt das Filter 612 gemäss Fig. 19 als Strahl 613, der dann durch ein Linse 614 fällt, die den Strahl 613 auf dem Mittelpunkt einer photoelektrischen Zelle 615 fokussiert, durch die ein elektrischees Signal 617 erzeugt wird, welches somit den Zeitpunkt anzeigt, in dem das Geschoss den Lichtvorhang passiert hat.
Fig. 20 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Anordnung, die benutzt werden kann, um die Geschwindigkeit eines Geschosses in einer zur Messebene rechtwinkligen Richtung und die Lage des Durchtrittspunktes zu ermitteln. Eine Zielscheibe 596 ist auf einem Unterbau 598 angeordnet, der dem in Fig. 2 dargestellten ähneln kann. Vor und unterhalb des Randes der Zielscheibe 596 sind z. B. drei Wandler S1, S2 und S3 angeordnet. Vor der Zielscheibe 596 befinden sich zwei der anhand von Fig. 19 beschriebenen Anordnungen zum Erzeugen von Lichtvorhängen 608 und 608' sowie von Ausgangssignalen 618 und 618', welche die Zeitpunkte anzeigen, in denen das Geschoss die beiden Lichtvorhänge passiert.
Da der Abstand zwischen den beiden Lichtvorhängen im voraus bekannt ist, kann man die Zeitdifferenz benutzen, um die Geschwindigkeit des Geschosses in einer zur Messebene rechtwinkligen Richtung zu ermitteln. Die berechnete Geschwindigkeit und die Schallgeschwindigkeit in Luft, die getrennt gemessen bzw. bestimmt werden, können in Verbindung mit den Ausgangssignalen der Wandler S1 bis S3 dazu dienen, die Lage des Punktes zu ermitteln, an dem die Flugbahn des Geschosses die Messebene gekreuzt hat. Man kann in der weiter oben beschriebenen Weise einen Trägheitsschalter oder einen anderen Zielscheiben-Trefferdetektor benutzen, um einen Treffer auf der Zielscheibe zu registrieren.
Es liegt auf der Hand, dass man z. B. den Lichtvorhang
608' fortlassen könnte; in diesem Fall kann man die Ge schwindigkeit des Geschosses mit Hilfe des Ausgangssignals
618 der photoelektrischen Zelle 615 und des Ausgangssignals des Wandlers S2 nach Fig. 20 ermitteln.
Für einen Fachmann ist es ferner ersichtlich, dass man die Übungsmöglichkeiten für einen Schützen weiter verbes sern kann, wenn man die vorstehend beschriebenen Einrich tungen in Verbindung mit einem Gewehr benutzt, das an kri tischen Punkten mit Druckfühlern versehen ist, wie es in der
US-Patentanmeldung 835431 vom 21. September 1977 be schrieben ist. Das durch den Schützen benutzte Gewehr kann z. B. mit druckempfindlichen Wandlern versehen sein, die an den Teilen des Gewehrs vorhanden sind, welche von dem übenden Schützen berührt werden, wenn dieser das Ge wehr abfeuert.
Ein solcher Wandler, der auf dem Schaft des
Gewehrs angeordnet ist, zeigt den durch die Schulter des
Schützen ausgeübten Druck an; ein Wandler auf der Wange des Gewehrs zeigt den durch die Wange des Schützen aufge brachten Druck an, und weitere Wandler sind an der Haupt handhalterung und dem vorderen Griffstück des Gewehrs befestigt. Die Ausgangssignale der Wandler werden zugehö- rigen Komparatorschaltungen zugeführt, wie es in der vor stehend genannten US-Patentanmeldung beschrieben ist, so dass die Ausgangssignale des Komparators anzeigen, ob der durch den Schützen an jedem kritischen Punkt des Gerwehrs aufgebrachte Druck unter, über oder innerhalb eines vorbe stimmten gewünschten Bereichs liegt.
Zwar kann man eine
Darstellungseinrichtung der in der genannten US-Patentan meldung beschriebenen Art benutzen, um anzuzeigen, ob der übende Schütze an jedem der genannten Punkte den richti gen Druck auf das Gewehr ausübt, doch liegt es auf der
Hand, dass man die Ausgangssignale des Komparators al ternativ auch dem Kleinrechner 70 in einem geeigneten For mat zuführen kann, so dass das Sichtgerät 72 nach Fig. 4 eine graphische Darstellung des Gewehrs wiedergibt und den durch den Schützen auf das Gewehr ausgeübten Druck an zeigt. Diese graphische Darstellung kann zusätzlich zu der
Darstellung der Zielscheibe und der Darstellung der Lage der Treffer der einzelnen Geschosse erzeugt werden.
Bei ei ner solchen Anordnung erhält der übende Schütze nahezu augenblicklich Informationen darüber, auf welche Weise er das Gewehr hält und mit welcher Genauigkeit er seine
Schüsse abgibt; hierdurch werden alle Schwierigkeiten, die der Schütze beim Schiessen hat, schnell diagnostiziert. Wenn das Gewehr mit einem Schalter versehen ist, der beim Betätigen des Abzugs betätigt wird, wie es in der US-Patentanmeldung 835431 beschrieben ist, kann man dafür sorgen, dass das Sichtgerät 72" den Druck anzeigt, der auf die verschiedenen Druckwandler des Gewehrs genau im Zeitpunkt des Abfeuerns ausgeübt wird. Die Darstellung kann auf dem Bildschirm während einer vorbestimmten Zeit erhalten bleiben und dann gelöscht werden, so dass der Schütze dann den nächsten Schuss abgeben kann.
Die Verwendung einer solchen Druckanzeigeeinrichtung ermöglicht eine gleichzeitige Darstellung von Druckwerten zusammen mit der Anzeige der Lage des Geschosses, der Anzeige eines Treffers auf der Zielscheibe und/oder der Anzeige eines Abprallers. Eine solche gleichzeitige Anzeige bzw.
Darstellung bietet für einen übenden Schützen erhebliche Vorteile, da der Schütze nicht nur augenblicklich eine Anzeige darüber erhält, in welcher Weise sich das Geschoss gegen über der Zielscheibe bewegt hat, sondern auch eine Anzeige des Grundes dafür, dass das Geschoss die angezeigte Bahn zurückgelegt hat. Diese Informationen geben dem Schützen augenblicklich positive und negative Auskünfte über seine Schiesstechnik bezüglich der richtigen Haltung und Handha bung des Gewehrs, so dass das richtige Verhalten beim Schiessen schnell gelernt werden kann.
Es ist nicht erforderlich, einen Trägheitsschalter zu benutzen, um anzuzeigen, dass die Zielscheibe von einem Geschoss getroffen worden ist, sondern man kann auch andere Einrichtungen zu diesem Zweck verwenden. Beispielsweise zeigen Fig. 21 und 22 eine Anordnung zum Fühlen des Auftreffens eines Geschosses auf eine Zielscheibe 700 mit einer Fühlerbaugruppe 702, die vor der starren Zielscheibe 700 angeordnet ist, welch letztere von beliebiger Form und z. B.
aus Sperrholz oder ABS-Material hergestellt sein kann. Zu der Fühlerbaugruppe 702 gehört ein Wandler, der in einem Abschirmungsgehäuse angeordnet ist, um zu verhindern, dass sich in der Luft fortpflanzende Stosswellen nachgewiesen werden, die durch sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegende Geschosse erzeugt werden. Das Ausgangssignal der Fühlerbaugruppe 702 wird einem Verstärker 704 zugeführt.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 704 wird einer Signalverarbeitungsschaltung 706 zugeführt, die jeweils einen Treffer anzeigt. Zu dieser Schaltung kann im wesentlichen ein Schwellenwertdetektor gehören. Die abgeschirmte Fühlerbaugruppe 702 kann gemäss Fig. 22 einen Wandler 709 enthalten, welcher der weiter oben anhand von Fig. 11 und
12 gegebenen Beschreibung entspricht und in einen Block 708 aus akustisch isolierendem Material gemäss der Beschreibung anhand von Fig. 13 eingebaut ist. Der Block 708 ist seinerseits in ein Gehäuse bzw. eine Abschirmung 710 eingebaut, wobei der Wandler 709 in einer Aussparung angeordnet ist, damit sich ein begrenzter kreisbogenförmiger Empfindlichkeitsbereich derart ergibt, dass der Wandler im wesentlichen nur der Zielscheibe 700 gegenüberliegt, wenn die Fühlerbaugruppe 702 die richtige Lage gegenüber der Zielscheibe einnimmt.
Von dem Wandler 709 aus erstreckt sich ein Koaxialkabel durch eine Öffnung der Abschirmung 710, und dieses Kabel kann gegen Vibrationen durch einen Ring 712 aus Siliconkautschuk oder dergl. geschützt sein.
Natürlich muss man den Schwellenwertpegel des Detektors 707 nach Fig. 21 so einstellen, dass die an der Zielscheibe nachgewiesenen Störungen, die durch den Wandler 709 erfasst werden, die Schaltung 706 nur dann veranlassen, eine Trefferanzeige zu liefern, wenn die Amplitude der nachgewiesenen Störung hinreichend gross ist, um anzuzeigen, dass ein Geschoss die Zielscheibe 700 getroffen hat.
Eine weitere Anordnung zum Nachweisen von Geschosseinschlägen bei einer starren Zielscheibe wird im folgenden anhand von Fig. 23, 24 und 25A sowie 25B beschrieben.
Fig. 23 zeigt eine starre Zielscheibe 720 mit einer erheblichen Krümmung im waagerechten Querschnitt. Ein Fühler 722, bei dem es sich um einen Wandler der anhand von Fig. 11 bis 13 beschriebenen Art handeln kann, der in einen akustisch isolierenden Klotz eingebaut ist, ist hinter der starren Zielscheibe 720 und vorzugsweise innerhalb ihres Krümmungsbogens angeordnet. Das Ausgangssignal des Wandlers 722 wird einem Verstärker 724 zugeführt, dessen Ausgang an eine Signalverarbeitungsschaltung 726 zur Erzeugung einer Trefferanzeige angeschlossen ist.
Die Signalverarbeitungsschaltung 726 kann z. B. so aufgebaut sein, wie es in Fig. 24 dargestellt ist. Es hat sich gezeigt, dass echte Geschosseinschläge auf der Zielscheibe dazu führen, dass der Wandler 722 elektrische Signale erzeugt, die sich aus mehreren, und zwar gewöhnlich mehr als zehn Impulsen von grosser Amplitude zusammensetzen, welche in kleinen Abständen aufeinander folgen, während Fehlschüsse oder Treffer durch Steine oder andere Fremdkörper entweder Signale von niedriger Amplitude oder Signale von niedriger Amplitude mit nur gelegentlich auftretenden Spitzen von hoher Amplitude hervorrufen. Fig. 25A und 25B zeigen typische Wellenformen für Treffer und Fehlschüsse. Die Signal verarbeitungsschaltung 726 nach Fig. 24 unterscheidet die
Signale nach Fig. 25A und 25B mit Hilfe eines Integrations kondensators C und eines Ableitwiderstandes R2.
Nur meh rere aufeinanderfolgende Signalspitzen der in Fig. 25A gezeigten Art führen zur Triggerung eines in Fig. 24 dargestellten zweiten Schwellenwertdetektors.
Das anhand von Fig. 24 beschriebene Verfahren zum Unterscheiden zwischen Treffern und Fehlschüssen lässt sich grundsätzlich bei jeder Kombination einer starren Zielscheibe mit einem Fühler anwenden, doch bietet es besondere Vorteile, wenn es bei einer dreidimensionalen Zielscheibe wie derjenigen nach Fig. 23 oder einer Zielscheibe angewendet wird, die den Wandler vollständig umschliesst, z. B. bei einer Zielscheibe von konischer Form. Wegen der Gestalt solcher dreidimensionaler Zielscheiben kann man vorhandene mechanische Trefferregistriereinrichtungen, z. B. Trägheitsschalter, häufig nicht benutzen, um Treffer auf der Zielscheibe nachzuweisen, da Schwingungen innerhalb der Zielscheibe möglicherweise nur relativ schlecht übertragen werden.
Zweitens bewirkt die gekrümmte Form der Zielscheibe eine sehr weitgehende Abschirmung des Fühlers gegen Stosswellen, die durch Geschosse hervorgerufen werden, welche sich mit Überschallgeschwindigkeit ausserhalb der Zielscheibe bewegen. Man kann die Krümmung der Zielscheibe so weit vergrössern, dass man einen vollständigen Mantel erhält, innerhalb dessen der Fühler angeordnet ist, so dass Treffer aus jeder beliebigen Schussrichtung erfasst werden können.
Fig. 26 zeigt eine weitere Anordnung zum Nachweisen eines Geschosstreffers für den Fall, dass sich ein Geschoss durch eine Zielscheibe hindurch bewegt. In diesem Fall gehört zu der Zielscheibe ein Flachmaterialstück 730 in Form eines Abstandhalters aus einem elektrisch isolierenden Material von beliebiger geeigneter Grösse. Mit dem isolierenden Abstandhalter 730 sind zwei Metallgeflechte 732 und 734 verkittet. Wenn ein Geschoss die zusammengesetzte Zielscheibe mit den miteinander verbundenen Teilen 730, 732 und 734 durchschlägt, wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Metallgeflechten 732 und 734 hergestellt, so dass eine an dem Punkt 736 anstehende Spannung kurzzeitig von + 5 V auf 0 V zurückgeht, wodurch angezeigt wird, dass ein Geschoss die aus Schichten aufgebaute Zielscheibe durchschlagen hat.
Fig. 27 zeigt eine weitere zweckmässige Anordnung zum Ermitteln der Geschossgeschwindigkeit. Ein mittels einer Waffe 740 abgefeuertes Geschoss bewegt sich längs einer Flugbahn 742 zu einer Zielscheibe oder einer Zielscheibenzone 744. Eine Wandleranordnung S1, S2, S3 ist unterhalb eines Randes der Zielscheibe oder Zone 744 angeordnet. Zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Geschosses dient ein Detektor 746 zum Fühlen des Zeitpunktes, in dem das Geschoss die Waffe verlässt, und zum Erzeugen eines Signals, durch das ein Zähler 748 in Betrieb gesetzt wird, dem Impulse von einem Taktgenerator 750 zugeführt werden und der die Taktimpulse zählt, bis ihm der Wandler S2 über einen Verstärker 752 ein Signal zuführt, durch das der Zähler angehalten wird.
Geschoss werden bekanntlich auf genau bestimmte Weise und gleichmässig verzögert. Diese Verzögerung lässt sich als Geschwindigkeitsverlustje Wegstreckeneinheit der Flugbahn ausdrücken; bei hochwertiger Munition, z. B. bei den meisten Munitionsarten für militärische Zwecke, ist die Verzögerung von Geschoss zu Geschoss im wesentlichen konstant und von der Geschwindigkeit im wesentlichen unabhängig.
An jedem Punkt längs der Flugbahn ist die Geschossgeschwindigkeit V, wie folgt gegeben:
Vt = Vm - d.k
Hierin ist V, die Geschossgeschwindigkeit an dem betrachteten Punkt Vm die Nenngeschwindigkeit des Geschosses an der Waffe oder einem bekannten Ausgangspunkt d die Strecke zwischen der Mündung oder einem bekann ten Ausgangspunkt und dem betrachteten Punkt k die oben genannte Verzögerungs -Konstante.
Mit Hilfe einfacher algebraischer Regeln ist es möglich, einen Ausdruck für die während einer bestimmten Zeit zurückgelegte Strecke wie folgt zu finden: d = Vm e kt
Hierin ist t die Zeit als unabhängige variable Grösse. Bei Munition von guter Qualität ist die Konstante k gut geregelt, und sie lässt sich mit hoher Genauigkeit ermitteln. Somit verbleibt als einzige Unbekannte die Grösse Vm, die von Geschoss zu Geschoss variiert.
Die Anordnung nach Fig. 27 dient zur Ermittlung eines gedachten Wertes für Vm durch Messen der Flugzeit des Geschosses zwischen der Waffe und der Wandleranordnung.
Die vorstehende Gleichung ermöglicht es, Vom zu berechnen, woraufhin man auch V, in der Nähe der Wandleranordnung berechnen kann. Bei dem Detektor 746 kann es sich um einen optischen Detektor handeln, der auf das Mündungsfeuer der Waffe anspricht, oder um eine akustische Einrichtung, die durch den die Mündung verlassenden Gasstrom und/oder die Stosswelle des sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegenden Geschosses betätigt wird.
Fig. 28 zeigt ein Deckblatt für den Bildschirm 72" nach Fig. 4. Dieses Deckblatt weist eine Zielseheibendarstellung T und ein Anzeigefeld für mehrere abgegebene Schüsse auf.
Wird der Trägheitsschalter zum Anzeigen eines Treffers nicht betätigt, wird das Schiessergebnis 0 angezeigt; anderenfalls wird ein sich von Null unterscheidendes Schiessergebnis dargestellt. Die zwangsläufige Trefferanzeige erweist sich bei Grenzfällen, z. B. dem Schuss 6, als besonders vorteilhaft. In solchen Fällen kann es vorkommen, dass sich aus der Lageanzeige allein nicht ergibt, ob die Zielscheibe getroffen worden ist. Der Schuss 1 ist klar als Fehlschuss angezeigt; bei dem Schuss 2 handelt es sich um einen Treffer durch ein abgepralltes Geschoss; der Schuss 5 ist als Fehlschuss durch ein abgepralltes Geschoss dargestellt, während die Schüsse 3, 4 und 7 als Schüsse mit unterschiedlichen Bewertungszahlen dargestellt sind.
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PATENT CLAIMS
1. Arrangement for use in the formation of shooters, in which a projectile is fired from a firing position towards a target, characterized by at least one device (S1, S2, S3, 54, 62, 64, SlS2, 615615 ', Sl' -S2p, S'-S2 ", Cl -C2; S1, S3, S4;
S2-38, 702, 722, 746-S2, 615-615 ', S2-615, Sl- 52, 70) for measuring projectile parameters, namely at least the projectile speed near the target in a zone in front of the target, and at least one computing device, the device and the computing unit determining whether the measured speed is within an expected bullet speed range and that the result of the comparison between the measured speed and at least one expected speed value is displayed so that the shooting gunner receives an indication of it whether it is a free-flying bullet or a bullet that bounced before hitting the target or before passing through the zone mentioned.
2nd Arrangement according to claim I, characterized by a rigid target (35), a second device (38, 702, 722) for detecting a projectile hit on the target, the first devices (S1, S2, S3, 62, 64) and the computing device (70) serve to prove that the projectile has passed at least a predetermined zone opposite the target, and the computing device (70) is controlled by the second device for detecting a hit and the first device for detecting the movement of the projectile that it determines a time difference between a time when a projectile hit on the target is detected and a time when it is shown that the projectile has passed the predetermined zone,
that this time difference is compared with at least one expected time difference value, the expected time difference value being chosen so that a practicing shooter receives the above-mentioned display
3rd Arrangement according to claim 1, characterized by a rigid target (35), a second device (38, 64, 702, 722) for detecting a projectile hit on the target, the computing device (70) by the second device for detecting a projectile hit and the first device (St-S2, S2-615, 615-615 ', S1'-S2', S'-S2 ", C1-C2) for measuring the floor speed is controlled so that it measures the measured speed with at least one compares the expected bullet speed value.
4th Arrangement according to claim 1, characterized in that said device comprises a first device (51, S3, S4) which serves to determine the position of a point in a measurement plane at which the flight path (44) crosses the measurement plane display so that it is at least approximately indicated where the projectile has moved relative to the target, and a second device (S2-38, 702, 722, 746-S2, 615-615 ', S2-615, S1-S2, 70 ), for comparing the measured speed with at least one expected projectile speed value, so that a practicing shooter receives at least an approximate second indication of where the
Projectile has moved opposite the target.
5. Arrangement according to claim 4, characterized in that to the first device for measuring the Ge bullet speed, a third device (Sl-S2, S2-615, 615-615 ', St'-S2', S1'-S2 ", Cl -C2 ) that serves to prove that the floor is on two
Has moved past points separated by a known distance (d ') along a line substantially parallel to the flight path (44), and a fourth device (70) which is actuated by the first device for detecting the projectile passage and at least one Approximate value of the bullet speed in the area of the target is calculated.
6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the projectile moves at supersonic speed and that at least one of the devices for detecting the projectile passage has a transducer which responds to a shock wave generated by the projectile and propagating in the air.
7. Arrangement according to claim 5, characterized in that at least one of the devices for detecting the projectile passage includes a fifth device (600, 603, 605) for projecting at least one light curtain (608) and that a sixth device for detecting the light is present, the is reflected by the projectile (605, 603, 612, 614) when the projectile moves through the light curtain.
8th. Arrangement according to claim 5, characterized in that one of the devices for detecting the projectile passage includes means (38, 702, 722) for detecting a projectile hit on the target.
9. Arrangement according to claim 5, characterized in that the means for detecting the projectile passage include means (746) which serve to record the time at which the projectile is fired from the firing position by means of a weapon at the target, and in that the computing device takes into account the delay of the projectile on its way from the firing position to the area of the target.
The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
When a projectile moves in the atmosphere at supersonic speed, a conically expanding pressure or shock wave is generated, the projectile being at the apex of the shock wave.
It has already been proposed to create a device which makes it possible to determine the point at which the trajectory of a projectile crosses a plane, using transducers or the like. be used to detect such a shock wave generated by a projectile moving at supersonic speed. One of these proposals is described in U.S. Patent 3,778,059.
Although other target designs and devices are known from CH-PS 589 835 as well as DE-GM 7 726275 and other publications, none of these known constructions offers a shooter extensive training opportunities. Rather, these known arrangements provide a training shooter with limited information about his progress as a shooter. For example, the known arrangements make it possible to determine a point at which a projectile fired at a target moves relative to the target.
In U.S. Patent 3,233,904, an automatic target device is described in which there is a pulse switch which serves to determine whether a projectile has hit a target and by means of which a target mechanism is actuated, by means of which the target is completely removed from a target raised to a fully lowered position.
It is an object of the present invention to detect a projectile hit on a target.
It is another object of the present invention to
to distinguish between projectiles that hit the target in free flight and projectiles that hit the target after a bounce. It is a further object of the present invention to determine the speed of a projectile and thereby to distinguish between projectiles which hit the target in free flight and projectiles which hit the target after a bounce.
This is achieved according to the invention by the characterizing features of independent claim 1.
Preferred exemplary embodiments of the invention result from the dependent patent claims.
The invention has created a device that is considerably more versatile than the known devices and offers better training opportunities for a practicing shooter. In order to better inform shooters in training, it is advisable to provide the shooter with both positive and negative information regarding his shooting technique immediately after each shot. Although different types of information can be used, it is preferable to provide several displays relating to each shot fired.
For example, it is desirable to provide the practicing shooter with at least an approximate indication of where a projectile fired at a target has passed the target and / or an inevitable indication of whether the projectile has actually hit the target and / or whether it has rebounded before it reached the target area. Furthermore, it is advantageous, in conjunction with one of the above-mentioned displays, to obtain information about whether the practicing shooter is holding his weapon in the correct manner. The training device according to the invention for shooters is particularly suitable for use by beginners who are at risk of not holding the weapon in the correct manner and that they do not even fire their shots in such a way that the target is hit at all.
Thus, such a beginner will be informed of which
Way he has to change his shooting technique to get better results. However, the device is also suitable for advanced shooters who wish to not only receive an indication that the target has actually been hit by a projectile, but also want to know whether the projectile has hit a specific area of the target Has.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. It shows:
Fig. 1 is an oblique view of a practice shooting range;
Fig. 2 is an oblique view of a target assembly with a target, a hit sensor, and transducers for sensing a shock wave propagating in the air;
Fig. 3 a coordinate system for designating the
Arrangement of transducers for sensing shock waves;
Fig. 4 is a block diagram of a complete device according to the invention;
Fig. 5 is an isolating module circuit which corresponds to the block diagram 66 in FIG. 4 corresponds to;
Fig. 6 as a block diagram of one of the channels of the comparator 62 according to FIG. 4;
Fig. 7A to 7F details of an embodiment of FIG
Timer interface 64 according to FIG. 4;
Fig. 8A and 8B show an embodiment of a circuit for the air temperature sensing device 78 of FIG. 4;
Fig. 8C is a timing diagram for the circuits of FIG
Fig. 8A and 8B;
Fig. 9 shows a representation of shock waves propagating in the air and hitting a disk-shaped piezoelectric transducer;
Fig. 10 shows an output waveform of the converter according to FIG. 9;
Fig. 11 and 12 illustrate one embodiment of transducers for sensing airborne shock waves;
Fig. 13 an acoustically decoupled holder for shock wave transducers;
Fig. 14A and 14B in the form of flow diagrams the subroutine call 3 for the computer;
Fig. 1 5A to 1 5C in the form of flow diagrams the subroutine call4 for the computer;
Fig. 16 to 18 each have a different transducer arrangement in plan;
Fig. 19 a device for generating a light curtain and for detecting a projectile passing through the light curtain;
Fig. 20 a construction with two arrangements according to FIG. 19 in connection with an arrangement of transducers for detecting a shock wave;
Fig. 21 and 22 show an arrangement for sensing the impact of a projectile on a target;
Fig. 23 and 24 show a further arrangement for detecting a projectile hit on a target;
Fig. 25A and 25B each a typical converter output signal for a hit or a miss against a target;
Fig. 26 shows the construction of a target for detecting the passage of a projectile;
Fig. 27 shows a further arrangement for determining the projectile speed; and
Fig. 28 an evaluation sheet for placing on the in Fig. 4 screen shown.
In Fig. a practice shooting range according to the invention is shown in an oblique view. The firing range includes several firing positions 10, from which practicing shooters 12 can shoot at targets 14. In front of the targets 14 is z. B. an earth fill 16 is present which does not hinder the observation of the targets from the firing positions, but makes it possible to provide several transducer arrangements 18 just below the lower edge of the targets and outside the flight range of the projectiles.
The transducer arrangements, which are described in more detail below, can be connected by means of associated cables to a computer 22, which is located in a monitoring room 24 behind the fire positions according to FIG. 1, or with a data processing device (not shown) or a computer which is arranged near the transducers and is in turn connected to viewing devices. As explained below, each transducer arrangement serves to detect the shock wave generated by a projectile moving at supersonic speed when a shot is fired at the target in question, and the computer 22 serves to determine the position of the target in a measuring plane in front of the target To determine the point that was passed by the trajectory of the projectile.
Each target 14 is one in Fig. 1 associated device, not shown, which responds when the target has been hit by a projectile. The computer 22 is connected to viewing devices 26, 28 and 30, which are arranged in the monitoring room 24 and at each fire position 10 and at one or more further places 30. These display devices can e.g. ffB. serve to provide an approximate indication of where the projectile has passed the measuring plane, as well as an indication of whether the target has been hit by the projectile, in relation to a representation of a target. According to Fig. 1, spectators 32 can follow the course of the shooting exercises of one or more practicing shooters with the aid of the viewing device 30.
A printer or a paper punching device 34 can be connected to the computer 22, so that it is possible to obtain a permanent record of the trajectory of a projectile determined with the aid of the computer.
Although the in Fig. 1 shown targets 14 may be formed as so-called washers, but one could also use targets of any other shape, for. B. a rigid or semi-rigid target 35, as shown in Fig. 2 is shown and on which a representation of a soldier or the like. located. An associated device is used to determine whether a projectile fired at a target has hit the target; the target 35 can be arranged on a device 36, by means of which the target is removed from the sight of the shooter when a hit is detected. The device for detecting a hit can be one in Fig. 2 act inertia switch 38 or any other device.
Alternative devices for the detection of hits are described below. As an automatic device for handling the targets, one can e.g. B. use the one described in U.S. Patent 3,233,904. Such facilities are supported by the Australasian Training Aids Pty. Ltd. , Albury, N. S. W. 2640, Australia, marketed under catalog number 106535. The same company also supplies inertia switches under catalog number 101805.
In the arrangement according to Fig. 2, four transducers S1 to S4 are arranged on a rigid support 40 which is supported by the device 36. The transducer arrangements 18 could be arranged separately from the devices 36 below the targets 14, as shown in FIG. 1, but the attachment of each transducer arrangement to the associated target device in the FIG. 2 apparent way that the measuring plane is held in the correct position relative to the target 35.
For each of the converters S1 to S4 according to Fig. 2 preferably includes a disc-shaped piezoelectric element with a diameter of 5 mm, which is attached to a hemispherical dome made of aluminum, the hemispherical surface of which is arranged such that it is hit by the shock wave generated by a projectile. The shock wave generated by a projectile is shown in Fig. 2 indicated by several circles 42 of increasing diameter; the trajectory of the projectile is indicated by a straight line 44; the acoustic vibrations generated in the target 35 when a projectile hits it are indicated by circular arc segments 46.
Fig. 3 shows a three-dimensional coordinate system in which the arrangement of the four transducers S1 to S4 in relation to the reference point (0, 0, 0) is shown. The transducer arrangement is similar to that in Fig. 2 shown, i.e. H. the three transducers S1, S3 and S4 are spaced along the X axis, and the fourth transducer S2 is spaced along the Z axis behind the transducer S1. Furthermore, Fig. 3 shows part of the target 35 and an arrow 44 to designate the trajectory of a projectile. The distance measured along the X axis between the converter S1 and the converter S3 or the converter S4 is shown in Fig. 3 denoted by d, while the distance between the transducers S1 and S2 measured along the Z axis is denoted by d '.
The X-Y plane, which is the origin of the Z axis of the coordinate system according to Fig. 3 intersects, is regarded as the measurement plane within which the position of the trajectory 44 of the projectile is to be determined.
If the transducers S1 to S4 respond to a shock wave generated by a projectile, they generate output signals by means of which the point lying in the measurement plane can be determined at which the flight path of the projectile crossed the measurement plane. Below is a mathematical investigation for a relatively simple case where the following assumptions apply:
1) The transducer arrangement corresponds to the illustration in Fig. 3;
2) the X axis of the measuring plane runs parallel to a line connecting the transducers S1, S3 and S4;
3) the trajectory of the projectile is at right angles to the measuring plane;
4) the projectile moves at constant speed;
5) the air in which the shock wave impinging on the transducers propagates has a) a uniform and isotropic shock wave propagation speed and b) no speed (e.g. B. Wind) relative to the transducer arrangement; and
6) the speed of propagation of the shock wave and the velocity of the projectile are measured separately, or are known in some other way, or are assumed.
It has been shown that in practice small deviations from the above conditions are permissible, because the resulting error with regard to the calculated position of the point in the measuring plane at which the projectile passes the measuring plane is so small in most cases that it appears to be permissible. The times at which the shock wave arrives at the various transducers S1 to S4 are referred to below as T1, T2, T3 and T4. All of these points in time are measured against any chosen starting time. Vs is defined as the velocity of propagation of the shock wave front in air at right angles to the wave front, and VB is defined as the speed at which the projectile moves along its trajectory at supersonic speed.
The velocity VB of the projectile at right angles to the measuring plane can be calculated from the times Tl and T2 at which the shock wave reaches the transducers S1 and S2 and from the distance d 'between these transducers:
EMI3. 1
Thus the velocity of propagation of the shock wave at right angles to the trajectory of the projectile can be defined as follows:
EMI3. 2nd
The differences between the times when the shock wave arrives can be defined as follows: tl = T3-T1 (3) t2 = part T4-T1 (4)
The X-axis coordinate of the intersection between the projectile trajectory and the measuring plane is given as follows:
EMI3. 3rd
The distance between transducer St and the point at which the bullet trajectory intersects the measuring plane is determined as follows:
EMI4. 1
The Y-axis coordinate of the intersection between the projectile trajectory and the measuring plane is given as follows:
EMI4. 2nd
It is possible to set up a mathematical solution for the transducer arrangement described above, which takes into account the following factors: 1) wind 2) distributed at unequal intervals along the X axis
Transducers 3) Non-coaxial arrangements 4) Missiles subject to deceleration and 5) Trajectories not perpendicular to the measuring plane.
However, most of these corrections require more complex calculations, which can generally only be carried out using the iteration method.
If one considers the transducer arrangements according to Fig. 1 to 3 in plan, there are at least three transducers on the crossbar of the letter T, and one transducer is located at the base of the letter T. The shaft of the T-shape is essentially aligned with the expected trajectory. If the shaft of the T-shape is not exactly aligned with the expected bullet trajectory, there is only a relatively minor error. However, if the stem is T-shaped, i.e. H. according to Fig. 3 the Z axis, arranged parallel to the expected projectile trajectory, all time delays in the output signals from the transducers, which depend on the angle of incidence of the shock wave, are essentially canceled.
In Fig. 4 shows a T-shaped arrangement of the converters St to S4 in plan view. Each converter is bzuw by an associated shielded cable with an associated amplifier 54. 56 or 58 or 60 connected. The output signals of these amplifiers are fed via coupling capacitors to the associated inputs of a multi-channel comparator 62, each channel emitting an output signal when the input signal supplied to the relevant channel exceeds a certain threshold value. Thus, a pulse appears at the output of each of channels 1, 2, 3 and 6 of the comparator 62, and these pulses occur at times which indicate the times when the shock wave from each of the transducers St to S4 is received.
In the exemplary embodiment described here, channel 4 of the comparator with six channels remains unused. The output signals of channels 1 to 3 and 6 of comparator 62 are fed to corresponding inputs of a timer interface 64, which fulfills several tasks; this includes the conversion of the pulses emitted by the comparator 62 into digital values, which represent the respective points in time of the detection of the shock wave and are fed to a small computer 70 via a cable 68.
The output signal of channel 1 of comparator 62 is fed to the inputs of channels 0 and 1 of interface 64; the output signal of channel 2 of the comparator is fed to the input of channel 2 of the interface; the output signal of channel 3 of the comparator is fed to the inputs of channels 3 and 4 of the interface, and the output signal of comparator channel 6 is fed to the input of channel 6 of the interface.
The input of the channel 5 of the interface 64 is connected via the channel 5 of the comparator 62 to an air temperature sensing device 78, which includes a temperature-sensitive device 80 for measuring the ambient air temperature. To a further below based on Fig. 8A to 8C, the output of amplifier 54 is also connected to air temperature sensing device 78.
Fig. 4 also schematically shows the target device 36 and the inertia switch 38 according to FIG. 2, which are connected to the facilities mentioned, which are operated by the named company Australasian Training Aids Pty. , Ltd.
getting produced. A disconnection module 66 is connected to the terminals A, B and C of the connection between the target device and the inertia switch, which delivers a pulse of a similar shape to the output pulses of the comparator 62 when the inertia switch 38 follows when a projectile hits the rigid target 35 Fig. 2 is operated. The output signal of the separation module 66 is the two remaining, in Fig. 4 as channels 7 and S. S. designated inputs of the interface 64 supplied.
In the small computer 70 according to FIG. 4 may be the LSI-2 / 20G model manufactured by Computer Automation Inc. , Irvine, California, U. S. A. , is marketed under the part number 10560-16. The basic form of this device is preferably equipped with an additional storage disk (manufactured by Computer Automation, part number 11673-16), by means of which the computer memory is expanded so that a more extensive basic program can be used. Furthermore, the small computer 70 is preferably provided with a double floppy disk drive from Computer Automation (part number 22566-22) and a floppy disk control device from Computer Automation (part number 14696-01).
According to Fig. 4, the small computer 70 is connected to a data station 72, which includes a screen and a keyboard; for example, it is the Consul 520 model from Applied Digital Data Systems Inc. , 100 Marcus Boulevard, Hauppauge, New York 11787, U. S. A. This device is plug-compatible with the LSI-2 small computer.
Other peripheral devices which are not required for the operation of the system according to the invention, but which can be used to make shooting training more flexible, include a line printer 72 'for producing permanent documents and a combination printer.
tion72 "of a generator for graphical representations with a display device, which makes it possible to display the coordinates of the intersection between the projectile trajectory and the measurement plane in relation to a representation of the target, and also indicates whether the target has been hit; moreover, this combination provides a display of the entire shooting result of a practicing shooter. With the combination 72 "z. B. around the model MRD 450 from Applied Digital Data Systems, Inc. act that is compatible with the LSI-2 small computer.
According to Fig. 4 there is also a thermometer 76, which is preferably a digital thermometer working with a remote display, e.g. B. around the model Pye-Ether 60-4561-CM from Pyrimetric Service and Supplies, 242-248 Lennox St. , Richmond, Victoria 3221, Australia, which is equipped with an outside air temperature sensor (part number Z9846). The sensor element (not shown) of the thermometer 76 can be arranged in the vicinity of the transducer arrangement, and if the system is not connected to the air temperature sensor device 78 according to FIG. 4 is equipped, the person operating the data station 72 can read the remote digital thermometer 76 and enter the value of the air temperature into the computer.
With the help of a known formula given below, an approximate value for the speed of propagation of the shock wave in the ambient air can easily be calculated from the value of the air temperature.
Fig. 5 shows the circuit of a disconnection module 66 for the inertia switch 38 with inputs A, B and C, which, as in FIG. 4 are connected to the standard inertia switch. The isolating module 66 protects the output signal of the inertia switch against DC voltages and leads the timer interface 64 according to FIG. 4 shows the signal in a format that is comparable to that of the output signals of the comparator 62.
The circuit elements mentioned below expediently belong to the separation module 66.
82, 84 1N914
86 47 microfarad
88 BC177
90 10 kilohms
92 820 ohms
94 5082-4360
96 470 ohms
98 6.8 kiloohms 100 10 microfarads 102 74LS221N
Monostable multivibrator with inputs for Schmitt'sche Trigger 104 DS8830N
a voltage of + 5V is connected. The counters 2 to 8 each receive the clock signal CLK, and each of the counters 2 to 7 supplies one of the fast transmission signals RC2 to RC7 - if the counter concerned overflows. Gates 2 to 8 are switched in such a way that the associated command signals IN1 - to IN7 - are fed to them in order to supply the counter contents to terminals TBOO - to TB 15 -.
Fig. 7A further shows a gate NAND 1, to which the locking output signals LCH0 + to LCH7 + are supplied and which generates an output signal SEN7 +, the purpose of which will be discussed further below.
Fig. 7B shows a circuit for generating the clear signal CLR for resetting the input latches FF0 to FF7 and the up-down counters 1 to 7. If one of the fast transmission outputs RC 1 - to RC7 - the up-down counter 1 to 7 appears a weak logic signal, which indicates that a counter has overflowed, or if the computer supplies a reset signal SEL4 -, the NAND gate triggers 2 is a monostable element which then supplies a clear signal CLR in the form of a logic pulse to the up-down counters 1 to 7 and the input interlocks FF0 to FF7 according to FIG. 7A to delete.
The up-down counters 1 to 7 are reset by the SEL4 signal from the computer each time before a practicing shooter fires a shot. When a shot is fired, each counter counts down or up, depending on whether the associated channel is triggered before or after a reference channel, which in this case is the input channel CH0.
Fig. 7C shows the input circuit for the input signal S. S. the timer interface. The locking device FF8 receives the reset signal SEL4 - and the preset signal SEL1 - from the interface control device according to FIG. 7E and 7F depending on computer commands. The entrance S. S. of the timer interface receives a hit indication signal VEL - from the inertia switch disconnect module 66 and generates a counter enable signal ENA8 - for the up-down counter 8.
The computer interacts with the timer interface in that, according to Fig. 7D the lines ABO3 to ABO7 a device address and the lines ABO0 to ABO2 according to Fig. 7F supplies a function code.
If the computer is currently sending data to the timer interface, the OUT signal is generated: if the computer is currently recording data, the IN signal is generated.
Fig. 7D shows exclusive-OR gates EORI I to EOR15 for decoding the device address. Such a device address can also be selected manually using switches SWI to SW5. The address signal AD - of the gate NAND 3 is then shown in FIG. 7D using computer generated signals IN, OUT, EXEC and PLSE to prevent the timer interface from responding to memory addresses that also appear on the address line.
Fig. 7F shows a latch 2A which holds the function code of lines ABO0 through ABO2 when either the IN signal or the OUT signal is generated. The input-output function signals of the locking device 2A are shown in FIG. 7F designated IOF0 to IOF2.
If the computer executes an IN command to take up data from the timer interface, the combination of IOF0 to IOF2 and ADIN - according to Fig. 7F one of the signals IOF0 to IOF2 and ADIN according to FIG. 7D one of the signals IN0 - to IN7 - for the binary decimal decoder 5A according to FIG. 7E. Each of the signals INO - to IN7 - enables data from one of the up-down counters 1 to
8 to the data line terminals TBOO - TB15 -.
If the computer is currently executing a dial command for the timer interface, the combination of signals IOF0 to IOF2 and ADEXP - (Fig. 7D) one of the selection signals SELO - to SEL7 - for the binary decimal decoder 5B according to FIG. 7E. In the described invention, the following dial signal functions are used:
SELl - Enable triggering of the FF9 locking device (Fig. 7C) SEL2 reset the up-down counter 8 (Fig. 7A) SEL4- Reset the locking device FF8 (Fig. 7C) and triggering the monostable element
328 via gate NAND2 (Fig. 7B)
If the computer is currently executing a sensor command from the timer interface, it is possible to combine the signals tOF0 to IOF2 (Fig. 7E) and AD - (Fig. 7D), one of the sensing signals SEN0 + to SEN7 + of the SER line according to FIG. 7E. This enables the computer to check the state of one of these sensing signals.
In the embodiment described here, only the sense signal SEN7 + is used, which indicates that the timer interface contains a complete set of time data for a single shot fired at the target; this will be discussed in more detail below.
The operation of the timer interface 64 is explained in more detail below. Channel CH0 is the reference channel. Each triggering of a channel leads to the actuation of an associated locking device (FF0 to FF7, Fig. 7A) so that one of the signals LCH0 + to LCH7 + is generated. Each of the LCH + to LCH7 + signals controls the up-down line of one of the counters 1 to 7, and these signals are also applied to OR gates EOR1 to EOR7 to produce an associated counter enable signal (ENA1- to ENA7 -).
The exclusive-OR gates EOR1 to EOR7 each perform two tasks. First, the counters of each channel that trigger before reference channel CH0 are enabled until reference channel CH0 triggers. Therefore, the counters count down because a strong signal appears in the associated LCH + input line. Second, the counters of all channels that have not been triggered by signals supplied via the time reference channel CH0 are released by the reference channel until each individual channel triggers. As a result, the counters count up, because a weak signal appears in the associated lines LCH + while the counters are enabled.
Initially, the computer resets the up-down counter 8 with the SEL2 - signal and then causes a general reset with the SEL4 - signal. The signal SEL4 - causes the gate NAND2 (Fig. 7B) to trigger the monostable element 328, so that a clear signal CLR is generated, which the locking device FF0 to FF7 and the up-down counters 1 to 7 (Fig. 7A). The reset signal SEL4 - also clears the locking device FF8 (Fig. 7C). The locking device FF9 (Fig. 7C) is preset by the computer using the SEL1-, whereby the device FF9 is set.
The locking device FF9 is thus set by a clock signal when a signal VEL - the input S. S. from the inertia switch disconnect module 66 to indicate that the target has been hit.
Thus, before a shot is fired, counters 1 through 8 are reset, input latches FF0 through FF7 are reset, and latch FF9 is made operational. All resets occur when the computer executes the basic call instruction (3) described below.
At this stage, none of the channels CH0 to CH7 is not the S. S. Channel 8 has been triggered. Since channel CH0 was not triggered, a weak signal LCH0 + is present. The other input to gate EOR0 remains high, so the output from that gate is also high.
Since the signals LCH1 + to LCH7 + are all at a low level, the signals ENAt - to ENA7 - are all at a high level, so that all up-down counters 1 to 7 are blocked. The signal ENA8 - also has a high level, so that the up-down counter 8 is blocked.
Now it is assumed that a shot is fired on the left side of the target and misses the target, so that the trajectory according to Fig. 4 runs to the left of the transducer arrangement. Channel 3 according to Fig. 7A is triggered first so that the LCH3 + signal goes high, causing the ENA3 - signal to go low to cause the up-down counter 3 to count down. The reference channel CH0 and the channel CH1 are then triggered simultaneously. The signal LCH0 + assumes a high level, so that a weak signal appears at the output of the gate EOR0.
Therefore, the signal ENA3 - goes high, while the signals ENA2 - and ENA4 - to ENA7 - go low. The signals ENAt - and ENAS - maintain their high level. Thus, the counter 3 is stopped, the counter 1 remains locked, so that there is no count result, and the counters 2 and 5 to 7 start counting up.
When the successive channels are triggered, the associated signal LCH + assumes a high level, so that the associated signal ENA - is eliminated and the relevant counter is stopped. If all signals LCH + are high, which indicates that all counters have been blocked, the signal SEN7 + goes to the output of gate NAND 1 according to FIG. 7A from a high to a low level. The computer monitors the SEN7 + signal and waits for all timing edge counts to complete.
When the calculator senses the SEN7 + signal, indicating that counters 1 through 7 have a complete set of counting results, it generates the address signals ABO0 through ABO7 and the IN signal so that the binary decimal decoder 5a according to fig. 7E successively outputs the signals IN - to IN7 - so that the computer reads the status of each counter one after the other (via the output lines TBO0 - to TB15-).
The computer has now received count results that represent the following times: T1 count result zero of counter 1 (converter S1) T2 positive count result of counter 2 (converter S2) T3 negative count result of counter 3 (converter S3) T4 negative count result of counter 4 (converter S3) T5 Positive count result of counter 5 (air temperature
Sensing module, as shown below with reference to Fig. 10 he explains;
if this module is missing, the output signal of amplifier 60 of channel 6 goes to the input channel
CH5 of the timer interface, and the output signal of converter S4 triggers counter 5) T6 Positive count result of counter 6 (converter S4)
T7 Positive count result of counter 7 (inertia switch)
A2 Count result zero of counter 8 (inertia switch)
The count result zero in A2 indicates that the inertia switch has not been operated, i. H. that the given
Shot missed the target. If the bullet had that
Aiming at the target would be a non-zero in A2
Count result was recorded, because the signal ENA8 would a low when the signal VEL arrives
Have assumed levels (Fig. 7C).
The computer is programmed so that it processes the received time signals T1 to T7 and signal A2 in the manner described below in such a way that the coordinates of the projectile trajectory in the X -X plane of measurement
Fig. 3 can be determined.
If any channel of the timer interface is triggered incorrectly, e.g. B. the inertia switch is triggered by falling rocks or because one of the transducers is noisy from other shooting ranges or the like. speaks, the associated counter continues to count until it overflows and generates a rapid transfer signal (RCl - to RC7-).
All of these rapid carry signals are sent to the gate
NAND2 (Fig. 7B), whereby the monostable element 328 is fired to generate the clear signal CLR to reset the latches FF0 to FF7 and the up-down counters 1 to 7.
Fig. 8A and 8B show a suitable circuit for the air temperature sensing device 78 according to FIG. 4th Fig. 8C shows waveforms that appear at different points in the circuit of FIG. 8A and 8B appear. The air temperature sensing device has the task of generating a pulse at the time tl after the time to, in which the
Channel CH1 of the comparator 62 is triggered, wherein, of course, propagation delays in the connecting cables are taken into account.
According to Fig. 8B, a temperature sensor ICI built into a sensor assembly assumes a temperature that is substantially equal to the ambient air temperature near the transducer assembly. In the temperature sensor ICI it can be, for. B. is the AD590M model manufactured by Analog Devices Inc. , P. O. Box 280, Norwood, MA 02062, U. S. A. , is brought to the market. The temperature sensor IC1 enables a current IIN to flow that is essentially proportional to the absolute temperature (in Kelvin) of the semiconductor chip, which forms the active element of the temperature sensor.
If according to Fig. 8A, the converter S1 detects a shock wave generated by the projectile is detected at the output of the associated amplifier 54 (FIG. 4) a waveform similar to that in Fig. 8C generated at A shown. The IC chip IC3B according to Fig. 8A forms a threshold detector and the threshold is set to the same value as the channel CHt of the comparator 62 in FIG. 6.
The IC chip IC3 can be of the LM 319 type, which is available from National Semiconductor Corporation, Box 2900, Santa Clara, California 95051, U. S. A. , is brought to the market. If the waveform A according to Fig. 8C exceeds the preset threshold, waveform D appears at the output of chip IC3B. The leading edge (first transition) of waveform B triggers the monostable multivibrator which is driven by half of the chip IC4 according to FIG. 8B and the associated timer elements R8 and C3 is formed. The IC4 chip can be the Type 74LS221N from Texas Instruments, Inc. , P. O. Box 5012, Dallas, Texas 75222, U. S. A. , act.
The output signal of this monostable multivibrator is fed via a buffer transistor Q1 to the gate of a metal oxide semiconductor Q2; the waveform at this point corresponds to representation C in Fig. 8C. The type BC107 from Mullard Ltd. can be used as transistor Q1. , Mullard House, Torrington Place, London, England; the Q2 semiconductor can be the VN 40AF type from Siliconix Inc. , 2201 Laurelwood Road, Santa Clara, California 95054, U. S. A. , act.
When the waveform C, the level of which is normally high, takes a low level, the metal oxide semiconductor Q2 changes from a substantially low resistance between its source S and its collector D to a very high resistance, so that a current flows through it Temperature sensor IC1, which is proportional to its absolute temperature, the voltage at the output of the IC chip IC2 begins to rise, as shown in FIG. 8C at D is shown. The rate of increase of the waveform D, measured in V / sec, is essentially proportional to the current flowing through the temperature sensor IC1 and thus also proportional to the absolute temperature of the temperature sensor.
The IC chip IC2 can be type CA3040 of the RCA Solid State,
Box 3200, Summerville, New Jersey 08876, U. S. A. , act.
When the voltage of the waveform D supplied to the inverting input of the comparator IC3A rises at the non-inverting input of this comparator up to the preset threshold voltage VTH2, the output signal of the comparator IC3A changes its state, as shown in Fig. 8C is represented by waveform E; this happens at time t1. This triggers a second mono-stable multivibrator, which is formed by half of the integrated circuit IC4 and the timer elements C4 and R9. The output signal of the second monostable multivibrator is fed via a line driver chip IC5 to a coaxial cable which provides a connection to the input of channel 5 of the comparator 62.
The operation of the air temperature sensing device
78 according to Fig. 8A and 8B can be mathematically described as follows, assuming that the waveform D ramp of Fig. 8C is linear, and dislocation voltages within the circuit, which will be small, are neglected.
EMI8. 1
Herein V0 is the voltage of waveform D according to Fig. 8C and
EMI8. 2nd
Here IIN is the current flowing through IC1.
IIN = C OK (10)
Here C is a proportionality constant, and OK denotes the absolute temperature of IC1.
Combining equations (8), (9) and (10) gives or
EMI8. 3rd
The timer interface 64 can then measure the time t using the same method used to measure the time differences between the transducers S1 to S4. As mentioned, the timer interface 64 operates the counter 5, which counts up when a pulse appears through the channel CHO, which is responsive to the detection of a shock wave by the transducer S1.
The counter 5 ends its counting process when the pulse with the waveform G according to FIG. 8C from the temperature sensing device at time t1. The counting result of the counter 5 of the timer interface is thus directly proportional to the reciprocal of the absolute temperature of the sensor IC 1.
Each of the transducers S1 to S4 can be designed as a flat disk 530 made of a piezoelectric material, as shown in FIG. 9 is shown. If a projectile 532 is fired on the right side of the transducer 530, the shock wave hits the corner 534 of the transducer, which then outputs an output signal with the one shown in FIG. 10 waveform shown generated. It is desirable to use the method shown in Fig. 10 specified time T, but it is difficult to measure this time exactly, since the amplitude of the point 542 depends on the position of the projectile relative to the transducer and this point is difficult to distinguish from the background noise and even fail to appear under certain conditions can.
The location of the converter is reported to the small computer in advance; in all calculations it is assumed that the transducer is at point 536 and that the transducer output signal indicates the moment the shock wave arrives at point 536.
However, the distance between the transducer surface and each of the trajectories of floors 532 and 538 is the distance L. Since the transducer generates an output signal as soon as the shock wave hits the surface of the transducer, there are equally long periods of time between the passage of the projectile and the generation of the output signal. Therefore, the output signal from the converter would indicate. that the trajectories of floors 532 and 538 are equidistant from point 536, which is actually incorrect.
This disadvantage can be avoided by arranging the transducers upright so that they form vertical disks, the flat surfaces of which face the practicing shooter. When a projectile moves across the disks and when the associated shock wave is generated, the shock wave hits the edge of each disk and the impact points are equidistant from the center of the disk. This introduces a constant time error, but since only time differences are used to calculate the position of the bullet trajectory, this error compensates.
However, the upright arrangement of the disks does not make it possible to avoid the problem which arises in the appearance of positive spikes 542 at the start of output signal 540.
Therefore, it is preferred to provide each transducer with a dome of solid material that has a convex surface exposed to the shock wave, the flat base of the dome being in contact with the disk-shaped transducer and capable of sending shock waves from the atmosphere to the transducer disk transfer. Shock waves generated by projectiles fired at the target always strike the hemispherical dome tangentially, and the shock waves are transmitted through the dome in a radial direction directly to the center of the transducer.
The constant time error caused thereby is compensated for during the calculation of the position of the projectile flight path.
The hemispherical dome largely or completely prevents the generation of the positive spike 542 according to FIG. 10, so that the output signal of the converter more closely resembles a sine wave. The starting point of this sine wave must be measured with high accuracy and therefore the converter must respond quickly.
It is expedient to use a piezoelectric disk with a diameter of approximately 5 mm, which responds quickly and provides an output signal of a relatively high amplitude.
Fig. 11 and 12 show a possible embodiment of a transducer for use in connection with the invention with a transducer element in the form of a disk 550 made of a piezoelectric material, e.g. B. Lead zirconium titanate.
The disc 550 has a thickness of approximately 1 mm and a diameter of 2 to 5 mm; it can be the make with part number MB1043 from Mullard Ltd. , Torrington Place, London, England. The facing away from each other flat surfaces of the disc 550 are covered with a coating 552 made of a conductive material, for. B. made of silver applied in a vacuum.
Two electrically conductive wires 554 and 556, the z. B. consist of copper or gold, are at the bottom of the disc at their center or attached to the edge of the top of the pane by soldering or using an ultrasonic connection method. The disk 550 is fixedly installed in a housing, which includes a cylindrical component 558, which has a recess 560 at one end, the depth of which is approximately 1.5 mm and the diameter of which is adapted to the diameter of the disk-shaped transducer; The recess 560 is arranged coaxially with an axial bore 562, which extends through the component 558 and receives the wire 554, which is connected to the underside of the piezoelectric disk.
The component 558 is provided near its circumferential surface with a second bore 564 parallel to the bore 562, in which the wire 556 is arranged and which opens into an open recess 566, which adjoins the main recess 560.
Component 558 can be made of the material available under the legally protected name Tufnol, which is a tissue material bonded with a phenolic resin and is available in cylindrical form.
The housing can be machined from this material, but you can also use a two-component phenolic resin, such as is available under the proprietary name Araldit; the resin is held in place by a cylindrical housing 568 made of aluminum and subsequently processed.
If this construction is used, the aluminum housing 568 can be ground to form a Faraday cage that minimizes noise.
The piezoelectric material and the wires are fixed in the component 558 by means of an adhesive. B. Araldite or a shockproof cyanoacrylic adhesive is used. Component 558 has two small blind holes 570 and 572 on its underside, in which electrically conductive pins are installed. The wires 554 and 556 protrude from the lower ends of the holes 562 and 564 and are soldered to the pins in the holes 570 and 572. An adhesive or other suitable curable material is used to hold all of the above-mentioned parts in place and to fasten to the transducer element 550 a solid hemispherical dome 574 made of aluminum or a curable resin material, e.g. B. Araldite is poured.
The dome 574 preferably has an outer diameter of approximately 8 mm, which is the same as the diameter of the housing 568. A central extension 576 on the underside of the dome 574 with the same diameter as the piezoelectric disk 550 is in contact with this disk. Alternatively, the dome 574 and the component 558 can be formed as a coherent cast part, in which the converter disk 550 is enclosed.
The assembled converter with the housing according to Fig. 12, as mentioned, is placed in front of the target.
It is important that both the housing and the coaxial cable that connects the transducer to the associated amplifier are acoustically decoupled from any supports and other rigid structures that the shock wave captured by the transducer could act on before the shock wave from the hemispherical dome is received at the top of the transducer. If the transducers are mounted on a rigid horizontal frame construction, it is therefore important that the transducers are acoustically decoupled from the frame construction.
The transducers can be placed on a block of acoustic decoupling medium, e.g. B. on expanded polymer foam or a combination of polymer foam with a metal plate. A preferred material is polyethylene foam with closed cells, as it is under the legally protected name Plastizote from Bakelite Xylonite, Ltd. , Englang, is brought onto the market. However, other suitable acoustic decoupling materials, e.g. B. Use glass fiber or slag wool.
To assemble the converter, one can be seen in Fig. 13 shown block 580 made of an acoustic decoupling material with a recess 582 for receiving the transducer of FIG. 12 provided. The entire block can be in any way, e.g. B. with the help of clamps 584, to a frame structure or support 586, as shown in Fig. 13 is shown. Further suitable brackets for the converter are described below.
In summary, the following parts belong to the arrangement according to the invention described above:
The converters S1, S3 and S4 for determining the times at which a shock wave arrives along a line parallel to the measurement plane, the measurement plane running essentially parallel to the target;
The transducers S1 and S2 for determining the times of arrival of the shock wave along a line running at right angles to the measuring plane, where VsT denotes the speed of sound in air at the given temperature T and Vs0; c denotes the speed of sound at 0 "C;
Determining the velocity of the projectile in a direction perpendicular to the measurement plane and substantially parallel to the projectile trajectory; and
Determination of the position of the trajectory in the measuring plane.
The information provided by the timer interface makes it possible to provide the arrangement according to the invention for the formation of shooters with further very advantageous features. A distinction is made between direct hits from free-flying projectiles and hits caused by ricocheting projectiles or thrown stones when the projectiles hit the ground, and it is possible to determine whether the inertia switch is caused by wind forces or from is operated incorrectly for other reasons.
In the embodiment where the timer interface 64 is used, erroneous actuation of the inertia switch causes the counter 7 to count until the rapid transmit signal RC7 - is generated, thereby causing the system to reset automatically. It also ensures that the system differentiates between hits on the target by bounced bullets and misses on bounced bullets. These features lead to a further improvement of the training possibilities, because the practicing shooter is shown the position of the shot in relation to the target in the measuring plane immediately after a shot has been fired; it also indicates whether the target has actually been hit by the projectile, whether the projectile has rebounded, and what rating applies to the shot.
According to the invention, three possible methods for processing the information of the timer interface are provided, by means of which it is possible to differentiate between a rebounded projectile and an impacting stone.
a) Electronic target window. In order to record a real hit, the device for determining the position of the hit must recognize that a projectile has passed a target window in the measurement plane which approximately corresponds to the outline shape of the target. This outline shape is stored in the computer and is compared with the position of the projectile, which in turn is obtained from the output signals of the transducers. If the calculated trajectory of the projectile is outside the target window, the hit reported by the inertia switch or other device for registering a hit may not be valid and it may be assumed that the target was not actually hit by a projectile.
b) bullet speed. Experiments have shown that there are differences from shot to shot with regard to the flight speed of the projectiles, but that for each specific type of ammunition one can expect projectile speeds that are within a relatively narrow range, with deviations of e.g. B. + 5%. Furthermore, it has been shown that when a projectile bounces off, its apparent speed component, which is measured by two sensors arranged on a line along the original trajectory, to a considerable extent, e.g. B. by 40% or more.
It is therefore possible to distinguish a real direct hit from a rebound by comparing the measured speed component with a preset lower limit value, which represents an expected projectile speed, which is different for different ammunition types and shooting ranges. If the proven bullet speed exceeds this threshold or Limit value does not exceed, the associated mechanical hit message (inertia switch) may not be valid and can therefore be disregarded. Information about a valid minimum value of the projectile speed for the ammunition used in each case can be supplied to the computer and the comparison described can be carried out.
It should be noted here that it is not necessary to carry out a position measurement with this method; rather, one only needs information about the projectile velocity, and this only requires a shock detector in combination with two sensors, which are arranged opposite the target so that they detect the shock wave, which through the projectile at two points separated by a distance along the trajectory is produced.
c) Time of registration of a hit. If the inertia switch is to display a hit, the indication must have occurred within a short period of time compared to the point in time at which the device for determining the position of the projectile has detected the projectile. Both from theory and from practice it follows that this time span is very short and with a target according to Fig. 2 with the representation of a standing person is not more than +35 ms. If you suppress all target hits, which are reported by the inertia switch outside this period, many false hit reports are switched off.
The temporal position and the length of the time period depends on the type of target, the arrangement of the sensors for the position of the hits, ie. H. the transducer responsive to the shock wave, relative to the target, the nominal value of the bullet speed, the speed of sound in air and to a small extent according to the material of the target. However, all of these factors are known in advance, and therefore it is possible to provide the device with predetermined limits for the said period.
It should be noted that in the latter method it is not necessary to enable the position of the shell or even its speed to be measured, and it is sufficient to provide only a hit detector in connection with a single sensor, which is opposite the target is arranged so that it makes it possible to detect the shock wave generated by the projectile.
It is obvious to a person skilled in the art that, according to the invention, the converter arrangement according to FIG. 2 and 4 may provide for changes. Fig. 16 to 18 show examples of such modified transducer arrangements.
Of course, further changes can be made to the arrangement of the transducers. For example, one or more light curtains can be created, which make it possible to detect the passage of a floor through a specific area in order to determine the speed of the floor. Such a device may be as described in U.S. Patent No. 3,788,748. Fig. 20 shows a device for generating a light curtain and for detecting a projectile passing through the light curtain. A helium-neon laser 600 generates a beam 602 in the form of an undamped wave which is directed onto an inclined quartz mirror 603 which has a mirror coating on its second surface opposite the beam 602 such that a part of the beam 602 is transmitted through generate a beam 604 directed onto a line 605.
The line 605 is designed as a segment of a circular disc, which is cut from a flat material piece, which is available under the proprietary name Perspex.
Beam 604 bisects the angle of the segment and centrally enters circular cutout 606, which causes beam 604 to propagate further as beam 608, which has a substantially rectangular cross-section, as indicated by dashed lines, and which in has substantially no divergence in the transverse direction.
The lens 605 is formed as a generally triangular plate of a translucent material with two converging, substantially straight edges and is provided with a portion in the form of a notch 606 forming part of a cylindrical surface near the apex formed by the converging edges; thus light entering the lens at the apex is caused to diverge. The two straight edges of the lens, which are not the edge opposite the apex at which the light is to enter the lens, are intended to reflect the light within the lens. For this purpose, these edges can e.g. B. be mirrored.
Such a lens according to Fig. 19 and 20 is suitable for 256f a fan-shaped light beam or create a light curtain whose opening angle is equal to the angle enclosed by the edges of the plate near the apex at which the light enters the plate.
When a projectile passes beam 608, it is struck by the beam. Since the projectile cannot be a perfect black body, part of the beam is reflected by the projectile and part of the reflected light returns to lens 605, where it is collected and directed as a beam 609 onto mirror 603 becomes. Beam 609 is reflected back by mirror 603, which is coated on its first surface facing beam 609, so that beam 610 is obtained.
The coating of the mirror 603 is such that the beam 610 corresponds to approximately 50% of the beam 609. Beam 610 passes through an optical bandpass filter 612 that retains light the frequency of which is significantly different from the frequency of laser 600 to reduce the errors caused by stray light, e.g. B. Sunlight.
The beam 610 leaves the filter 612 according to FIG. 19 as beam 613, which then passes through a lens 614, which focuses beam 613 on the center of a photoelectric cell 615, by which an electrical signal 617 is generated, which thus indicates the point in time at which the projectile passed the light curtain.
Fig. 20 schematically shows an arrangement according to the invention which can be used to determine the speed of a projectile in a direction perpendicular to the measurement plane and the position of the point of passage. A target 596 is arranged on a substructure 598 which corresponds to that in FIG. 2 may be similar. In front of and below the edge of the target 596 z. B. three converters S1, S2 and S3 arranged. In front of the target 596 are two of those shown in FIG. Arrangements described in 19 for generating light curtains 608 and 608 'and output signals 618 and 618' which indicate the times at which the projectile passes the two light curtains.
Since the distance between the two light curtains is known in advance, the time difference can be used to determine the speed of the projectile in a direction perpendicular to the measurement plane. The calculated speed and the speed of sound in air, measured separately or can be determined in conjunction with the output signals of the transducers S1 to S3 to determine the position of the point at which the trajectory of the projectile crossed the measurement plane. One can use an inertia switch or other target hit detector in the manner described above to register a hit on the target.
It is obvious that, for. B. the light curtain
608 'could omit; in this case you can check the speed of the projectile using the output signal
618 of the photoelectric cell 615 and the output signal of the converter S2 according to FIG. 20 determine.
It will also be apparent to a person skilled in the art that the training possibilities for a shooter can be further improved if the devices described above are used in connection with a rifle which is provided with pressure sensors at critical points, as is shown in FIG
U.S. Patent Application 835431 of Dec. 21 September 1977 be described. The rifle used by the shooter can e.g. B. be provided with pressure-sensitive transducers that are present on the parts of the rifle that are touched by the practicing shooter when he fires the rifle.
Such a converter, which on the shaft of the
Rifle is arranged, shows through the shoulder of the
Protect pressure applied; a transducer on the cheek of the rifle indicates the pressure exerted by the gunner's cheek, and further transducers are attached to the main hand holder and the front handle of the rifle. The output signals of the transducers are fed to associated comparator circuits, as described in the above-mentioned US patent application, so that the output signals of the comparator indicate whether the pressure applied by the shooter at any critical point in the structure is below, above or within of a predetermined desired area.
One can
Use the display device of the type described in the aforementioned US patent application to indicate whether the practicing shooter is exerting the correct pressure on the rifle at each of the points mentioned, but it is on the
It is clear that the output signals of the comparator can alternatively also be fed to the small computer 70 in a suitable format, so that the display device 72 according to FIG. Figure 4 shows a graphical representation of the rifle and shows the pressure exerted by the shooter on the rifle. This graphical representation can be in addition to the
Representation of the target and the representation of the location of the hits of the individual storeys are generated.
With such an arrangement, the practicing shooter receives information about the manner in which he holds the rifle and the accuracy with which he holds his almost immediately
Fires shots; this quickly diagnoses all the difficulties the shooter has when shooting. If the rifle is provided with a switch which is operated when the trigger is actuated, as described in US patent application 835431, the display unit 72 "can be made to display the pressure which is accurate to the various pressure transducers of the rifle is exercised at the time of firing. The display can remain on the screen for a predetermined time and then be deleted so that the shooter can then fire the next shot.
The use of such a pressure display device enables a simultaneous display of pressure values together with the display of the position of the projectile, the display of a hit on the target and / or the display of a rebound. Such a simultaneous display or
Representation offers considerable advantages for a practicing shooter, since the shooter not only receives an instantaneous indication of how the projectile has moved towards the target, but also an indication of the reason that the projectile has traveled the indicated path. This information immediately gives the shooter positive and negative information about his shooting technique with regard to the correct position and handling of the rifle, so that the correct behavior when shooting can be learned quickly.
It is not necessary to use an inertia switch to indicate that the target has been hit by a projectile, but other devices can be used for this purpose. For example, 21 and 22 show an arrangement for sensing the impact of a projectile on a target 700 with a sensor assembly 702 which is arranged in front of the rigid target 700, the latter of any shape and e.g. B.
can be made of plywood or ABS material. Sensor assembly 702 includes a transducer located in a shield housing to prevent airborne shock waves from being detected by projectiles moving at supersonic speeds. The output signal of the sensor assembly 702 is fed to an amplifier 704.
The output signal of amplifier 704 is fed to a signal processing circuit 706, each of which indicates a hit. This circuit can essentially include a threshold detector. The shielded sensor assembly 702 can be 22 contain a converter 709, which is the one described above with reference to FIG. 11 and
12 corresponds to the given description and into a block 708 made of acoustically insulating material according to the description with reference to FIG. 13 is installed. The block 708 is in turn in a housing or a shield 710 is installed, the transducer 709 being arranged in a recess, so that there is a limited circular arc-shaped sensitivity range such that the transducer is essentially only opposite the target 700 when the sensor assembly 702 is in the correct position relative to the target.
From the transducer 709, a coaxial cable extends through an opening of the shield 710, and this cable can be protected against vibration through a ring 712 made of silicone rubber or the like. be protected.
Of course, the threshold level of detector 707 of FIG. 21 Set such that the disturbances detected on the target, which are detected by the converter 709, only cause the circuit 706 to provide a hit display if the amplitude of the detected disturbance is sufficiently large to indicate that a projectile is the target 700 has hit.
A further arrangement for the detection of projectile impacts in the case of a rigid target is described below with reference to FIG. 23, 24 and 25A and 25B.
Fig. 23 shows a rigid target 720 with a considerable curvature in the horizontal cross section. A sensor 722, which is a transducer which is based on FIG. 11 to 13 described type, which is installed in an acoustically insulating block, is arranged behind the rigid target 720 and preferably within its arc of curvature. The output signal of converter 722 is fed to an amplifier 724, the output of which is connected to a signal processing circuit 726 for generating a hit display.
The signal processing circuit 726 may e.g. B. be constructed as shown in Fig. 24 is shown. Real bullet hits on the target have been shown to cause transducer 722 to generate electrical signals composed of several, usually more than ten, large amplitude pulses that follow one another at short intervals during misses or hits cause either low amplitude signals or low amplitude signals with occasional high amplitude peaks from stones or other foreign bodies. Fig. 25A and 25B show typical waveforms for hits and misses. The signal processing circuit 726 of FIG. 24 distinguishes the
Signals according to Fig. 25A and 25B using an integration capacitor C and a bleeder resistor R2.
Only several successive signal peaks of the in Fig. 25A lead to the triggering of a in Fig. 24 shown second threshold detector.
The based on Fig. The method described for distinguishing between hits and misses can basically be used for any combination of a rigid target with a feeler, but it offers particular advantages if it is used for a three-dimensional target such as that shown in FIG. 23 or a target is used that completely encloses the transducer, for. B. with a target of conical shape. Because of the shape of such three-dimensional targets, existing mechanical hit registration devices, e.g. B. Inertia switches, often not used to detect hits on the target, as vibrations within the target may be transmitted relatively poorly.
Secondly, the curved shape of the target causes the sensor to be shielded to a great extent against shock waves caused by projectiles which move outside the target at supersonic speed. You can increase the curvature of the target so far that you get a complete jacket within which the feeler is arranged, so that hits from any direction can be recorded.
Fig. 26 shows a further arrangement for detecting a projectile hit in the event that a projectile moves through a target. In this case, the target includes a piece of flat material 730 in the form of a spacer made of an electrically insulating material of any suitable size. Two metal braids 732 and 734 are cemented to the insulating spacer 730. When a projectile breaks through the assembled target with the interconnected parts 730, 732 and 734, electrical contact is made between the metal braids 732 and 734, so that a voltage present at point 736 drops briefly from + 5 V to 0 V, causing indicates that a projectile has penetrated the target, which is made up of layers.
Fig. 27 shows a further expedient arrangement for determining the projectile speed. A projectile fired by a weapon 740 moves along a trajectory 742 to a target or target zone 744. A transducer arrangement S1, S2, S3 is arranged below an edge of the target or zone 744. A detector 746 is used to determine the speed of a projectile, to sense the point in time at which the projectile leaves the weapon and to generate a signal by means of which a counter 748 is activated, to which pulses are supplied by a clock generator 750 and which the Clock pulses count until converter S2 supplies it with a signal via an amplifier 752, by means of which the counter is stopped.
Bullets are known to be delayed in a precisely defined manner and evenly. This delay can be expressed as a loss of speed per unit of flight path; with high-quality ammunition, e.g. B. In most types of ammunition for military use, the floor-to-floor deceleration is essentially constant and essentially independent of speed.
At each point along the trajectory, the bullet speed V is given as follows:
Vt = Vm - d. k
Herein V, the projectile velocity at the point under consideration Vm is the nominal velocity of the projectile at the weapon or a known starting point d the distance between the muzzle or a known starting point and the considered point k is the above-mentioned deceleration constant.
With the help of simple algebraic rules it is possible to find an expression for the distance covered during a certain time as follows: d = Vm e kt
Here t is time as an independent variable. With good quality ammunition, the constant k is well regulated and can be determined with high accuracy. The only thing unknown remains the size Vm, which varies from floor to floor.
The arrangement according to Fig. 27 is used to determine an imaginary value for Vm by measuring the flight time of the projectile between the weapon and the transducer arrangement.
The above equation makes it possible to calculate Vom, whereupon V, in the vicinity of the transducer arrangement can also be calculated. Detector 746 can be an optical detector that responds to the muzzle flash of the weapon, or an acoustic device that is actuated by the gas stream exiting the muzzle and / or the shock wave of the projectile moving at supersonic speed.
Fig. 28 shows a cover sheet for the screen 72 "according to FIG. 4th This cover sheet has a target display T and a display field for several shots fired.
If the inertia switch for displaying a hit is not actuated, the shooting result 0 is displayed; otherwise a non-zero shooting result will be shown. The inevitable hit display proves itself in borderline cases, e.g. B. the shot 6, as particularly advantageous. In such cases it can happen that the position indicator alone does not indicate whether the target has been hit. Shot 1 is clearly indicated as a miss; shot 2 is a hit by a ricochet; shot 5 is shown as a missed shot by a rebounded projectile, while shots 3, 4 and 7 are shown as shots with different evaluation numbers.