DE3702429A1 - Verfahren und vorrichtung zum messtechnischen erfassen eines projektils oder teilen hiervon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum meßtech­ nischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon während des Flugs ge­ gebenenfalls bis in den Zielbereich.

In der ballistischen Meßtechnik sind verschiedene Methoden bekannt, um verschiedene interessierende Größen in bezug auf ein Projektil oder Teilen hiervon zu bestimmen. Optische Meßmethoden sind wetter- und tageszeitabhängig sowie aufwendig. Bei induktiven Meßmethoden wird eine Magnetisierung des Pro­ jektils vorausgesetzt, was jedoch aus verschiedensten Gründen nicht immer möglich ist, z. B. weil das Material nicht magnetisierbar ist (Hartkernge­ schosse o. dgl.). Insbesondere werden bei durch Sprengung erzeugten Projektilen keine oder nur sehr unbefriedigende Ergebnisse erhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon zu schaffen, die einfach arbeiten, vielseitig verwendbar sind und die Verwendung einfacher und billiger Sensoren ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem die elektrische Ladung die dem Projektil oder dessen Teilen durch Luftreibung und/oder die bei Zündung oder Sprengung erzeugte Gaswolke erteilt wird, über wenigstens einen induktiv arbeitenden Sensor erfaßt und der Nulldurchgang des erhaltenen Signals ausgewertet wird.

Hierbei wird ausgenutzt, daß ein Projektil auf seinem Weg zum Ziel in­ folge von Luftreibung eine elektrische Ladung erhält. Diese induziert beim Vorbeiflug an dem Sensor oder beim Hindurchflug durch den Sensor infolge des von einer bewegten Ladung erzeugten Magnetfeldes in der Induktionsspule des Sensors eine Spannung in Form eines einen Nulldurchgang aufweisenden Signals. Dieses kann zur Flugzeitmessung des Projektils verwendet werden, indem die Zeit zwischen Abschuß und Auftreten des Nulldurchgangs gemessen wird, wodurch sich dessen Geschwindigkeit ermitteln läßt. Außerdem können mit dem Signal andere Meßeinrichtungen, z. B. Zielröntgeneinrichtungen ausgelöst werden.

Auch läßt sich die Geschwindigkeit des Projektils oder von dessen Teilen durch Verwendung von zwei oder mehr entlang der Flugbahn mit vorbestimmten Abstand hintereinander angeordneten Sensoren bestimmen, wobei die Zeitdiffe­ renz zwischen den Nulldurchgängen der Signale zweier hintereinander angeord­ neter Sensoren gemessen wird.

Auch die Splitter von Sprenggeschossen oder dergleichen werden durch die Gaswolke des Sprengstoffes elektrisch aufgeladen und können dementsprechend vermessen werden, wodurch eine zeitliche Auflösung der Splitterwolke vorge­ nommen werden kann.

Das Verfahren kann mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, die im Bereich der Flugbahn wenigstens einen Sensor mit einer Induktionsspule um­ faßt, der mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist, die zumindest den zeitlichen Nulldurchgang des vom Sensor erzeugten Signals festhält.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils.

Fig. 2 zeigt schematisch den Verlauf eines von dem Sensor der Vorrich­ tung von Fig. 1 erzeugten Signals.

Fig. 3 zeigt schematisch die Verwendung mehrerer Sensoren entlang der Flugbahn eines Projektils.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Sensor 1 aus einer auf einen Rahmen 2, der beispielsweise ein einfacher Holzrahmen ist, gewic­ kelten Induktionsspule 3. Der Rahmen 2 kann eine umlaufende Nut 4 zur Aufnahme von wenigen Windungen des die Induktionsspule 3 bildenden isolierten Drahtes aufweisen. Ferner kann der Rahmen 2 einen Ständer 5 aufweisen, der sein Auf­ stellen erleichtert. Die von der Induktionsspule 3 umschlossene Fläche liegt zweckmäßigerweise im Bereich von etwa 1 bis 6 m². Außerdem ist es zweckmäßig, den Rahmen 2 möglichst senkrecht zur Flugrichtung 6 zu erfassenden Pro­ jektils 7 anzuordnen.

Die Induktionsspule 3 ist an eine Anpaßschaltung 8 angeschlossen, die einen Vorverstärker 9, einen Filter 10, eine Rauschsperre 11 und einen Lei­ tungstreiber 12 umfassen kann. Über eine Leitung 13 und einen Leitungsempfän­ ger 14 kann das von der Induktionsspule erzeugte Signal auf eine Auswerteein­ richtung 15 gegeben werden, vorzugsweise ein Transiscope, d. h. digitaler Si­ gnalspeicher und Bildschirmanzeige, so daß eine visuelle Auswertung vorgenommen werden kann. Außerdem kann ein Rechner 16 und/oder ein Zeitmeßglied 17 ange­ schlossen sein, um eine automatische Auswertung durchzuführen.

Ein an der Induktionsspule 3 meßbarer Impuls hat eine maximale Spannung in der Größenordnung von einigen 100 µV, wenn ein Projektil 7 nahe an der In­ duktionsspule 3 vorbei oder durch diese hindurchfliegt. Fig. 2 zeigt einen Spannungsimpuls, wie er von der Induktionsspule 3 in Abhängigkeit von der Zeit t bzw. dem Flugweg s erzeugt wird. Die Zeit t ₀ bzw. der Weg s ₀ auf der Abs­ zisse stellen den Punkt dar, in dem das Projektil 7 die Induktionsspule 3 passiert. An dieser Stelle würde der Nulldurchgang des Signals erfolgen, wenn das Projektil 7 konstante elektrische Ladung hätte. Da die elektrische Ladung durch die Luftreibung aber kontinuierlich zunimmt, wird hierdurch der Null­ durchgang des Signals etwa nach rechts - bezogen auf den zurückgelegten Weg in Flugrichtung - zu t ₁ bzw. s ₁ verschoben. Falls diese Verschiebung in der Meß­ ungenauigkeit untergeht, braucht sie nicht berücksichtigt zu werden. Falls not­ wendig, läßt sich jedoch auch eine entsprechende Korrektur vornehmen, da die Amplituden des positiven und des negativen Zweiges des Signals aus dem glei­ chen Grunde nicht die gleichen absoluten Maximalwerte U _max , U _min besitzen, so daß sich aus der Differenz hierzwischen ein Korrekturwert zur Ermittlung des Zeitpunkts t ₀ für den Vorbeiflug des Projektils 7 etwa durch den Rechner 16 errechnen läßt.

Wenn zwei oder mehr Sensoren 1 in vorbestimmten Abständen entlang der Flugbahn des Projektils 7 vorhanden sind, vgl. Fig. 3, kann der Amplitudenun­ terschied ebenfalls zur Bestimmung der Ladungsänderung während des Flugs des Projektils 7 und damit zur Korrektur der Zeitdifferenz zwischen zwei Null­ durchgängen der Signale von zwei Sensoren 1 verwendet werden. Bei größerem Flugweg des Projektils 7 nähert sich dessen elektrische Ladung einem Maximal­ wert, so daß eine Korrektur des Nulldurchgangs nur bei geringeren Entfernungen von der Abschuß- oder Sprengungsstelle etwa bis 60 bis 80 m sinnvoll ist.

Mit einer Anordnung gemäß Fig. 3 kann die Geschwindigkeit eines Projek­ tils 7 in verschiedenen Abschnitten seiner Flugbahn 18 bestimmt werden.

Die Messung ist witterungs- und tageszeitunabhängig und erfordert keine Magnetisierung des Projektils 7. Selbst wenn das Projektil 7 die Induktions­ spule 3 trifft, ist ein auswertbares Signal vorhanden, da der Nullpunkt des Signals erreicht wurde. Die Messungen können auch in einem Abstand von wenigen Metern von einem Sprengpunkt oder eine Abschußstelle vorgenommen werden. Die Kosten für die Induktionsspule 3 sind sehr gering, so daß diese nicht gegen Beschädigung geschützt werden muß. Auch taumelnde bzw. sich überschlagende Projektile erzeugen immer Impulse gleicher Polarität im Gegensatz zu magneti­ sierten Projektilen, die zwei Magnetpole aufweisen. Auch lassen sich Geschosse mit elektronischen Zündern bzw. mit interner Elektronik, bei denen bei Magne­ tisierung die Gefahr bestünde, die Elektronik zu beschädigen oder den Zünder auszulösen, meßtechnisch über die elektrische Aufladung erfassen.

Claims (10)

1. Verfahren zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon während des Flugs gegebenenfalls bis in den Zielbereich, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektrische Ladung, die dem Projektil oder dessen Teilen durch Luftreibung und/oder die bei der Zündung oder Sprengung erzeugte Gas­ wolke erteilt wird, über wenigstens einen induktiv arbeitenden Sensor erfaßt und der Nulldurchgang des erhaltenen Signals ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Signal zur Flugzeitmessung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Signal zur Auslösung weiterer Meßeinrichtungen verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei mit vorbestimmten Abstand hintereinander angeordnete Sen­ soren verwendet werden und eine Geschwindigkeitsbestimmung des Projektils oder von dessen Teilen über eine Messung des zeitlichen Abstandes zwischen den Nulldurchgängen der Signale der beiden hintereinander befindlichen Sensoren vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Maximalamplitudenwerte eines oder zweier Signale eines oder zweier Sensoren verwendet werden, um die zeitliche Verschiebung des der der tatsächlichen Nulldurchgänge des oder der Signale infolge der kontinuier­ lichen Ladungszunahme des Projektils durch Luftreibung zu korrigieren.

6. Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen eines Projektils oder Teilen hiervon während des Fluges gegebenenfalls bis in den Zielbereich zur Durch­ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Flugbahn wenigstens ein Sensor (1) mit einer Induk­ tionsspule (3) angeordnet ist, der mit einer Auswerteeinrichtung (15, 16) ge­ koppelt ist, die zumindest den zeitlichen Nulldurchgang des vom Sensor (1) erzeugten Signals festhält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induk­ tionsspule (3) aus wenigen Windungen besteht und einen großen Spulendurchmes­ ser aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (3) auf einem Rahmen (4) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Sensoren (1) mit vorbestimmten Abstand hintereinander an­ geordnet sind und die Auswerteeinrichtung (15, 16) einen Schaltkreis (17) zum Bestimmen der Länge des Zeitabschnitts zwischen den beiden Nulldurchgängen der Signale der beiden Sensoren (1) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auswerteeinrichtung (15, 16) eine Einrichtung zum Bestimmen der Amplitudenextremwerte der Signale des oder der Sensoren (1) aufweist.