DE2921783A1

DE2921783A1 - Vorrichtung zur bestimmung der lage der geschossbahn eines geschosses mit ueberschallgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2921783A1
Application number: DE19792921783
Authority: DE
Inventors: William Henry Bowyer; Robert Newnham
Original assignee: Australasian Training Aids Pty Ltd
Current assignee: Australasian Training Aids Pty Ltd
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1979-12-06
Also published as: SE439985B; AU523410B2; JPS5520487A; GB2026162A; US4261579A; SE7904636L; AU4752979A; CH643955A5; GB2026162B; FR2427571A1

Description

Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn e i η es Geschosses mit Übe r s challgeschwindigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn eines Überschall-Geschosses, das durch einen vorbestimmten Bereich durchtritt, mit Wandlern, die in der Nähe dieses vorbestimmten Bereiches angeordnet sind und Rechnereinrichtungen, welche aus den Signalen, die von den Wandlern abgegeben werden, die Geschoßbahn des durch diesen Bereich hindurchfliegenden Geschosses ermitteln.

Wenn ein Geschoß mit Überschallgeschwindigkeit duieh die Luft fliegt, ei zeugt das Geschoß einen konisch sich ausbreitenden Druck bzw. eine Stoßwelle. Das Geschoß befindet sich dabei an der Spitze der Stoßwelle. Die Stoßwelle breitet sich konisch von der Geschoßbahn aus.

Ls ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn mit Hilfe von Wandlern und dgl. bekannt, mit denen die Stoßwelle, welche durch das Überschallgeschwindigkeit aufweisende Geschoß oiler Projektil vei ursacht wird, festgestellt wild. Bei einer dei artigen, aus der US-PS. 37 78 059 bekannten Vorrichtung sind zwei Metallstuhl- neben der Basis und einer Seitenkante der Zieleinrichtung angeordnet. Akustische Wandler sind an den Luden der Stäbe vorgesehen. Wi im ein Geschoß auf die Zieleinrichtung abpofeuer t wird, prallt die vom G< iichoß ei zeugte Stoßwelle auf die Stäbe, wodiieh alu;;ÜHche Weih η odei ViIn al ionen in den Stäben erzeugt werden, die auf die Wandln an din Stabenden üb( ι tragen werden. Diese erzeugen ( ntf;pr ee.hi nik ι Ii 1 triwhe Signale. Diifu Si('nah wer (U η an (im Au.mu ι ti eim ii hlunf v. < ill ι ji j t bi n, welche du I age der Geschoßbahn iirfdiml und (lh Po¹ ilion Iu ; lininit , an

!•//Ι ο (i ti f / (j / (ι γ γ it

der das Geschoß die Zieleinrichtung getroffen hat. Die Trefferstelle wird auf einer visuellen Wiedergabeeinrichtung oder einer Kathodenstrahlröhre visuell wiedergegeben.

Dabei besteht die Gefahr, daß der seitlich der Zieleinrichtung angeordnete Stab, welcher freiliegt, durch ein Geschoß, das auf die Zieleinrichtung abgefeuert wurde, zerstört werden kann.

Ferner ist aus der US-PS 29 25 582 eine Vorrichtung bekannt, bei der vier Wandler verwendet werden, die um den Umfang der Zielfläche angeordnet sind. Von diesen vier Wandlern werden Signale abgegeben, wenn ein Geschoß die Zieleinrichtung getroffen hat,und nach entsprechender Aufbereitung der Signale erfolgt ein Wiedergabe der errechneten Trefferstelle. Hierbei wird eine Rechnereinrichtung verwendet, welche zunächst die Dauer der Stoßwelle feststellt, welche von jedem Wandler erfaßt worden ist. Die Dauer der Stoßwelle wächst mit wachsendem Abstand vom Ursprung der Stoßwelle. Signale, welche in Abhängigkeit von der Dauer der Stoßwelle erzeugt wurden, steuern die Abtasteinrichtung des Wiedergabegerätes. Auch bei dieser Vorrichtung besteht die Gefahr, daß wenigstens drei der Wandler den Geschossen ausgesetzt sind und daher zerstört werden können. Darüber hinaus ist die Genauigkeit der Anzeige dabei nicht allzu hoch.

Bei den bekannten Vorrichtungen werden Wandler verwendet, die sich durch die Luft ausbreitende Stoßwellen erfassen, welche durch ein Projektil, beispielsweise durch ein Geschoß, erzeugt werden. Die bekannten Vorrichtungen gewährleisten jedoch keine allzu hohe Genauigkeit bei der Anzeige der Lage der Trefferstelle und außerdem können die Wandler durch die Geschosse zerstört werden.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn, insbesondere der Trefferstelle eines Geschosses, das Überschallgeschwindigkeit besitzt, zu schaffen, bei der eine Zerstörung der verwendeten Wandler vermieden ist und bei der eine erhöhte Anzeigegenauigkeit der Trefferstelle gewährleistet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf den beiliegenden Anspruch 1 verwiesen, wobei in den Unteransprüchen vorteilhafte Weiterbildungen angegeben sind.

Die Erfindung schafft insofern eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn eines Geschosses mit Überschallgeschwindigkeit, das durch einen vorbestimmten Bereich sich relativ gegenüber einem bestimmten Ziel bewegt, mit mehreren Wandlern, die in der Nähe des bestimmten Bereiches, im wesentlichen in zwei Reihen, angeordnet sind, wobei die Reihen in einer gemeinsamen Ebene vorgesehen sind und in jeder Reihe wenigstens drei Wandler vorhanden sind, wobei die Augenblicke bzw. Zeitpunkte erfaßt werden, an denen die Wandler die Stoßbzw. Druckwelle, welche vom Projektil erzeugt wird, empfängt und aus der hieraus gewonnenen Information die Lage der Geschoßbahn relativ zum Ziel ermittelt wird.

Bei der Erfindung sind zur Bestimmung der Lage eines Geschosses relativ gegenüber einer Zieleinrichtung wenigstens sechs Wandler vorgesehen, die in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, wobei wenigstens drei in einer gemeinsamen Ebene vorhanden sind. Die Zeitpunkte des Erfassens der Stoßwelle, welche vom Geschoß erzeugt wird, werden gemessen,und die Lage des Geschosses wird aus diesen gemessenen Werten ermittelt.

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Bevorzugt sind die Wandler in zwei parallelen Reihen angeordnet. Dabei können die Wandler im wesentlichen gleiche Abstände zueinander aufweisen, obgleich die Abstände auch voneinander unterschiedlich sein können.

Wenn die Wandler in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, ist es von Vorteil, die Wandler in den Reihen miteinander auszurichten. Die Ebenen, in denen die Wandler angeordnet sind, können horizontal, vertikal oder geneigt verlaufen.

Bevorzugt können die Wandler in der Nähe der unteren Kante der Zieleinrichtung angeordnet sein. Sie können dabei gegenüber der Stelle, von der aus geschossen wird, abgeschirmt sein, wobei Abschirmmittel vorgesehen .sind, die von den Geschossen nicht durchgeschlagen werden können. Γη l.ann hierzu beispielsweise ein. Erdwall dienen.

In bevorzugter Weise können Meßeinrichtungen vorgesehen sein, welche entweder die Schallgeschwindigkeit in der Luft in dei Nähe der Zieleinrichtung messen odei Parameter ermitteln, weicht- clit Mchallgeschwin-(UgLeil in Luft im Bereich der Zieleinrichtung bt-iitimrnt-n lasten. Dabei \on de ι Meßeinrichtung erzeugte Ausgangssignale werden an die .Auswerteschaltung bzw. Iiechner einrichtung weiter geleitel.

Zur Sc'luillgeiuii\vincHgV.eitsmessung in Luft kann ein Tonimpuls erzeugt WiU den und die Zeit gemoin'ien werden, die dieser Impuls mm Zurück-It gen eine r bestimmten .Strecke benötigt. Außerdem lTmnen Meßeinrichtungen zur MCKiumc der Ί emperalur der relative η I.uf tit uehle im Beit it h tier Zielt im it litungt η vorgesehen sein.- Ditfu bt-iden Parameter l'ct iiiiluf ί cn dit St hallf.e-m hwindigl.eil in Luft wcBt lilhth. /uidere Parameter lial'tn (im η nui t't ι ing en Dinfluß auf ti ic- .St hallf t ή b-viudigl ."Ht in I.ufl.

^{l·'⁷¹ Ί (I ίΠ< /■■ ί' / (' Ί Ί i^r

_ Q

Außerdem können Meßeinrichtungen vorgesehen sein, welche den Einfluß des Windes im Bereich der Zielfläche messen. Diese Einrichtungen können eine Schallquelle sowie einen oder mehrere Wandler aufweisen, durch die der Schall empfangen wird, der von der Schallquelle erzeugt wird. Eine Rechnereinrichtung kann aus den von den Wandlern empfangenen Signalen die Einwirkung des Windes im Bereich der Zielfläche ermitteln.

Anhand der beiliegenden Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Geschoßbahn eines

eine Zieleinrichtung treffenden Geschosses, wobei an bestimmten Stellen die konische Druck- bzw. Stoßwelle, welche vom Geschoß erzeugt wird, ermittelt wird;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Schießstandes, bei dem

ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;

Fig. 3 eine Vorderansicht für eine Zielbewegungseinrichtung, die

mit in verschiedenen Reihen angeordneten Wandlern versehen ist;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung in der Fig. 3;

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches bei der dargestellten Vorrichtung als elektrische Auswerteeinrichtung zur Anwendung kommt.

ORIGINAL INSPECTED ⁹²⁷¹ 909849/0779

Im folgenden soll zur Erläuterung der Erfindung eine mathematische Beschreibung der Stoßwelle, welche von einem Überschall-Projektil, beispielsweise einem Geschoß, erzeugt wird, gezeigt werden.

In der Fig. 1 sei angenommen, daß ein Geschoß sich entlang der Geschoßbahn PAB bewegt und bei B auf das Ziel auftrifft. Die Koordinaten des Auftreffpunktes sollen ermittelt werden.

Die Stoßwelle, welche einen am Punkt C angeordneten Sensor triggert, kann beispielsweise am Punkt A auf der Geschoßbahn erzeugt worden sein.

P ist die Stelle, an der sich das Geschoß zu Beginn einer bestimmten Zeitdauer befindet, d. h. P bedeutet einen beliebigen Anfangszeitpunkt.

O befindet sich in der Zielebene und ist der Ausgangspunkt des Koordinatensystems.

Die Gesamtzeit, welche ein Signal benötigt, um von P ausgehend den Punkt C zu erreichen, beträgt t. t setzt sich zusammen aus der Zeit, welche das Geschoß benötigt, um A zu erreichen und aus der Zeit, welche die Stoßwelle benötigt, um C ausgehend von A zu erreichen. Diese beiden Teilzeiten werden mit L und t„ bezeichnet.

Die Stoßwellenbewegung, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugt wird, besitzt eine kugelförmig expandierende Wellenfront in der Luft. Im Zeitintervall t« hat sich das Zentrum der kugelförmigen Störung von A nach R aufgrund der Einwirkung von Wind bewegt. Die Störung hat sich dabei auf einen Radius RC ausgeweitet.

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ORfGiNAL INSPECTED

V, ist Geschwindigkeit des Geschosses

W ist Windgeschwindigkeit

V ist Schallgeschwindigkeit

t₂ = xt
t_x = (l - xt)

Unter Verwendung dieser Definitionen ergibt sich aus Fig. 1

A_=P + V. (1 - \)t (1)

R = A + W Xt (2) und

C -R = V Xt (3)

Demnach ist

(C - R)² = V² Λ² aus (3)

und durch Substitution von R durch die Gleichungen (1) und 2 ergibt sich (C - P - V_b (1 - \)t - WX t)² - V² λ ² t² = 0 (4)

Es sei angenommen

U_=V_b-W (5)

Q = P-C (6),

so daß Gleichung (4) wird

(UXt-(Q₊V, t))² - V² λ ²t² = 0 (7)

D S

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Die Stoßwelle, welche den Sensor an der Stelle C triggert bzw. beeinflußt, ist die, welche den Sensor an der Stelle C zuerst erreicht, d. h. es ist die Stoßwelle, für welche t in der Gleichung (7) ein Minimum ist. Der Wert von λ für diese Stoßwelle ergibt sich durch Differentiation der Gleichung (7) nach λ, indem man δ t/o λ = 0 setzt, für ein Minimum.

Dies ergibt

2(u Xt - (Q + V₁ t) ). ut - 2V² λ t² = 0 (8)

= (Q₊ V_bt) . u

2 2
u - V = Y , so daß

^λ = (Q + V_bt) .u (9)

und durch Substitution von λ in Gleichung (7) ^ . u + t (V_b . u) )u - γ (Q + V_bt)j- ² - ν² (Q . u + t(V_fe . u))² = 0

(Q . u + (V_n . u)t)² u² + _γ ²(Q + V_bt)² - 2 γ (Q . u + t(V_b. u))

ö? (Q + v_bt_)} _ _v ² (Q . u + t(v_b . u))² = 0 .: (ίο)

2 Durch Sammeln der Terme in (Q . u + t (V₁ . ))

— — _

• (Q - u +· UV, . u))² Cu² - 2γ - V² { + γ² (Q + V t)² = 0

2 2

und da u - 2 _Y - V = - ν

'S ι

γ (Q + V_bt)² - (Q . u + t(V_b . u))² = 0 (11)

⁹²⁷¹ 909849/0779

Hieraus ergibt sich Q = P^-C

und da P und B beide auf der Geschoßbahn liegen, B=Pf τ ν

Demnach Q = B - C - xV^ (12)

_ _ _ jj

und durch Einsetzen von (12) in Gleichung (11) ergibt sich

Y (B - C + V.(t -τ ))² - (B . u - C . u + (t -^τ )(V, . u)² = 0 (13)

Q _ ρ

Die Gleichung (13) gibt einen Bezug der Ankunftszeit der Stoßwelle am Sensor C, zur Lage des Sensors und zu den Koordinaten der Auftreffstelle des Geschosses in der Zielebene.

Eine ähnliche Gleichung läßt sich für jeden der Sensoren, welche in den Reihen angeordnet sind, aufstellen. Eine ausreichende Anzahl an Sensoren erlaubt die Lösung der Gleichung 13 für verschiedene Unbekannte (Geschoßkoordinaten, Windgeschwindigkeitsvektor, Geschoßgeschwindigkeitsvektor, τ usw.). In der Praxis werden iterative Verfahren angewendet, um diese Gleichungen zu lösen. Die Basis für das iterative Verfahren ist die Newton-Raphson-Technik.

Wenn der Wind noch berücksichtigt werden soll, ergeben sich noch mehr Unbekannte. Demzufolge müssen noch mehr Punkte für die Eingangsdaten erhältlich sein, um die Geschoßposition, welche gewünscht wird, zu bestimmen. Wenn gleichzeitig Gleichungen gelöst werden sollen, müssen so viele Gleichungen vorhanden sein, wie Unbekannte vorhanden sind. Man muß daher eine große Anzahl an Zeitunterschieden messen, um genaue Ergebnisse zu erhalten.

Q971

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Die vorstehende mathematische Analyse ist abgeleitet von der Annahme, daß das Geschoß mit konstanter Geschwindigkeit sich bewegt. In Wirklichkeit wird jedoch das Geschoß in der Atmosphäre aufgrund der Bremswirkung der Luft abgebremst. Für einen bestimmten Munitionstyp ergeben sich für die Abbremsung konstante Erfahrungswerte. Diese hängen im wesentlichen von der Geschoßgeschwindigkeit ab. Insofern läßt sich der Rechner entsprechend programmieren, so daß dieser Effekt der Abbremsung berücksichtigt wird. Der Rechner kann dabei für verschiedene Munitionstypen programmiert sein.

Die folgende mathematische Anlalyse ergibt sich unter Berücksichtigung der Abbremsung des Geschosses. Es wird wiederum auf die Fig. 1 Bezug genommen.

Wie im vorstehenden schon ausgeführt, ist die Gesamtzeit t, welche verstreicht, um - ausgehend von P - den Punkt C zu erzielen, gegeben durch

.. t=_Yt + (1 -_Y)t
Für Geschosse mit konstanter Geschwindigkeit

v_b(i --Mt=A-P

Es wird angenommen, daß das Geschoß abgebremst wird gemäß der Gleichung

dv= -KV² (1)

⁹²⁷¹ 909849/077^

Das heißt, die Abbremsung ist proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit.

Demnach ist dv /ds

dt/ dt

- KV/ ds / dt

und da

ds = V dt

dv = -KV ds

= V_be

-KS

und somit

Die Zeit, welche das Geschoß von P_nach A benötigt,

(ι - λ )t =r ds = ι

,A KS
e ds

= 1

KV

KS

/ K(A-P) J_ / e -

^KVb

Demnach A=P₊Ll lOg KV, (1 -

wobei.I der Einheitsvektor der Geschoßbahn ist.

Die Gleichun g (3) ist in der vorstehenden Ableitung das Analogon von Gleichung (1). Gleichung (4) wird demzufolge

(c-p-j log/κν. (1 -x)t + i] -w. xt)² -v ²\²t² =0 ....(4)

K ^l ° ^J ^S

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KV_b(l -

Versuche zeigen, daß μ klein ist. Demnach 10 g ( 1+μ )= μ--¹—-

Es sei angenommen
u = (V, - W)

(β)

Nach Durchführung der notwendigen Transformationen ergibt sich das Analogon zur ursprünglichen Gleichung (7)

JuXt - (Q + V. t) + Iu² ( ² - V ² (Λ t)² = 0 .- (7)

L ^b ffi-J-

2K "_V_'__ 2

/ U²X'² t² + (Q + V,t)² + u⁴ _o + 2u Xt Γ u² C ^b 4K² ~ ~ 2K

-2u Xt(Q₊ V, t)- 2 Iu²JQ + V. t)? ο 2K OJ

Beim Sammeln der Terme in λ t

4K² 2K

²JQ + V. t)?- V ²X²t² OJS

(Xt)³ /+Ku J V_b

(Xt)² [υ² - 2ull KV_b ² - JL (Q + V_bt) KV_b ² - V_s ²

+ Xt Ju.I.KV_b- ²t² - 2 u (Q + V_fet) + 2 (g + V_bt) J. tKV² f ~2~~ ~ ~

- -J— J

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Gleichung (7) kann geschrieben werden als

AX³ + BX² + CX + D = O (8),

wobei X = λ t

A "KV₁₃(V₁₅. μ )

B = u² - KV_b (V_b . (Q + V_bt) - 2KV_bt(V_b . u) - ν_χ ² C = -2 (Q + V_bt) . u + KV_bt² (V_b . u) + 2KV_bV_b(Q + V_fet D = (Q + V_bt)² - KV_bt²V_b (Q + V_bt)

Die Stoßwelle, welche einen Sensor triggert bzw. beeinflußt, ist diejenige für welche t ein Minimum ist.

Durch Differentiation der Gleichung (8) bezüglich λ und durch dt/d\= für ein Minimum ergibt sich

3AX² + 2BX + C = O (9)

Die Lösung der Gleichungen (8) und (9) ergibt den gewünschten Wert der Zeit, um den Sensor zu erreichen.

Durch Multiplikation von. (9) mit X/3 und durch Subtraktion von (8) ergibt sich

[B-2BJX²+ (C-C_]x +D = O

oder BX² + 2CX + 3D = O (10)

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Durch Multiplikation von (9) mit B, (10) mit 3A und Subtraktion (6AC - 2B²) X + (9AD - BC) = 0

Demnach X = (BC - 9AD)

2(3AC-B²) (H).

Dann ist 3AX² + 2BX + C = O

X= (BC - 9AD)

2(3AC-B²) ) (12)

Aus der vorstehenden mathematischen Ableitung ergibt sich, daß dann, wenn eine konisch sich ausbreitende Stoßwelle, welche von einem mit Überschallgeschwindigkeit sich bewegenden Projektil erzeugt wird, von mehreren, im Abstand voneinander angeordneten Sensoren empfangen wird und die Empfangszeit eines jeden Sensors gemessen wird, eine Anzahl von simultanen Gleichungen gelöst werden kann, durch welche die Koordinaten der Treffer stelle des Projektils bzw. Geschosses in einer Zielebene bestimmt werden kann, wenn eine ausreichende Zahl von Sensoren vorgesehen ist.

Bei der Erfindung werden zur Bestimmung der Trefferstelle des Geschosses auf der Zielscheibe in Reihen angeordnete Wandler verwendet, welche unterhalb und vor der Zielscheibe angeordnet sind. Diese Wandler empfangen die konische Druck- bzw. Stoßwelle. Jeder Wandler ist dabei mit einer Zeitnehmereinrichtung versehen, die genaue Angaben über den Zeitpunkt machen kann, an welchem die Druck- bzw. Stoßwelle von jedem Wandler empfangen worden ist. Eine Rechner einrichtung führt die notwendigen Funktionen durch, um die simultanen Gleichungen zu lösen, so daß eine Angabe für die Trefferstelle des Ge-

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Schosses auf der Zielscheibe gewonnen wird₀

Bei der Erfindung kommt eine derartige Anordnung zur Anwendung, wobei insbesondere die Wandler in bestimmten Reihen angeordnet sind.

Aus der Fig. 2 ist ein Schießplatz zu ersehen, der mehrere Schießstände aufweist. Diese Schießstände werden von übenden Schützen 2 eingenommen. Außerdem ist eine entsprechende Anzahl von Zielscheiben 3 vorgesehen, auf die geschossen wird. Die Zielscheiben befinden sich auf Bänken. In der Fig. ist eine einzelne Bank dargestellt. Es können jedoch mehrere Bänke mit Zielscheiben vorgesehen sein, die Abstände voneinander aufweisen, so daß von den Schießständen aus unterschiedliche Entfernungen zu den einzelnen Zielscheiben vorhanden sind. Vor den Zielscheiben ist ein Erdwall 4 oder eine andere Schutzeinrichtung vorgesehen. Hinter dem Erdwall 4 und damit außerhalb der Sichtlinie bzw. Schußlinie der Schützen 2 ist eine Wandlerreihe 5 für jede Zielscheibe vorgesehen. Die Wandler sind im Abstand von der unteren Kante der Zielscheibe angeordnet und können die Druck- bzw. Stoßwellen, welche von den auf die Zielscheiben abgefeuerten Geschosse erzeugen, empfangen. Die Wandlerreihe 5 wird im einzelnen noch weiter unten beschrieben. Die Wandler einer jeden Reihe 5 sind über Leitungen 6 an eine Rechnereinrichtung 7 angeschlossen. Diese befindet sich in einem Überwachungsraum 8, in wel chem die Aufsicht für den Schießplatz untergebracht ist. Die Rechnereinrichtung kann die Stelle bzw. die Ringe auf der Zielscheibe 3 angeben, an welcher der Geschoßeinschlag sich befindet. Dies erfolgt dadurch, daß die Wandler die Stoßwelle empfangen. Die Trefferstelle eines jeden Geschosses kann auf einem Wiedergabegerät 9 im Überwachungsraumund auf einem Wiedergabegerät an jedem Schießstand 1 sichtbar gemacht werden. Auf diese Weise kann der übende Schütze sehen, in welchem Ringbereich die Trefferstelle jeweils auf der Zielscheibe liegt. Wenn Zuschauer 11 am Schießergebnis interessiert

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sind, kann dieses durch ein großes Wiedergabegerät 12, das an die Rechnereinrichtung 7 angeschlossen ist, sichtbar gemacht werden. Auf diese Weise können sich die Zuschauer über den Verlauf des Schießens informieren. Anstelle der Wiedergabegeräte können auch Drucker oder Papierlocher 13, welche vom Rechner 7 betätigt werden, vorgesehen sein. Auf diese Weise erhält man ein gedrucktes Schießergebnis für die Trefferstellen auf den Schießscheiben 3. Das Trefferergebnis kann auch durch entsprechend ausgestanztes Papier und dgl. ermittelt werden.

Die verwendeten Schießscheiben müssen keine starren Scheiben sein, es ist lediglich notwendig, daß die Scheiben für den übenden Schützen als Zielpunkt sichtbar sind. Insofern ist Personal für die Wartung der Schießscheiben oder für die Anzeige der Trefferstellen bzw. der getroffenen Ringe nicht notwendig. Da die Wandler 5 hinter dem Erdwall 4 angeordnet sind, ist eine Beschädigung desselben nur durch Querschläger möglich. Diese sind jedoch äußerst selten. Insofern ist die Gefahr der Beschädigung der Wandler äußerst gering. Außerdem läßt sich, wie noch im einzelnen gezeigt wird, eine hohe Genauigkeit erzielen insbesondere bei Schießscheiben mit einer Fläche von 1, 8 m χ 1, 8 m. Es ist dann möglich, die Trefferstelle auf der Zielscheibe mit einer Genauigkeit von höher als 0, 6 cm zu ermitteln. Diese Genauigkeit läßt sich jedoch noch steigern.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben werden.

Die Fig. 3 zeigt eine der in der Fig. 2dargestellten Schießscheiben mit den in Reihen angeordneten Wandlern. In der Fig. 3 sind die Wandlerreihen 5 an einem beweglichen Zielscheibenmechanismus 14 befestigt. Dieser Mechanismus ist bekannt, und es erübrigt sich daher eine nähere Beschreibung. Die Wandlerreihen müssen jedoch nicht unbedingt am

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beweglichen Schießscheibenmechanismus befestigt sein. Es ist auch möglich, daß diese auf irgendeine andere Weise neben oder in der Nähe der unteren Kante der Zielscheibe 3 angeordnet sind.

Jede Wandlerreihe 5 enthält drei Wandler, von denen die eine Reihe die Wandler 15, 16 und 17 aufweist, welche in einer horizontalen Ebene parallel zur Ebene der Zielscheibenfläche, wenn diese in aufrechter Stellung bzw. in Betriebstellung sich befindet, angeordnet sind. Die drei Wandler 15, 16 und 17 sind unterhalb der unteren Kante der Zielscheibe und eine geringe Strecke vor der Zielscheibe angeordnet. Eine zweite Reihe von Wandlern 18, 19, 20 ist vor den Wandlern 15, 16 und 17 angeordnet. Die Wandler in den beiden Reihen sind zueinander ausgerichtet. Die beiden Reihen, welche jeweils drei Wandler aufweisen, befinden sich in einer horizontalen Ebene. Es ist jedoch auch möglich, die Wandler in einer vertikalen Ebene anzuordnen.

Die Wandler befinden sich auf Trägern, welche als Stäbe 21 ausgebildet sein können. Diese sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Beschaffenheit der Wandler und die Art ihrer Befestigung wird im einzelnen noch beschrieben.

Die Trägersläbe 21 sind am beweglichen Zielscheibenmechanismus befestigt« Ein Gehäuse 22 kann ebenfalls am beweglichen Zielscheibenmechanismus vorgesehen sein. Das Gehäuse 22 kann eine erste Einrichtung enthalten, welche zur Messung eier Schallgeschwindigkeit in Luft im Bereich der Zielscheibe geeignet ist. Da die Schallgeschwindigkeit in Luft im wesentlichen von der Temperatur der Luft und der relativen Luftfeuchtigkeit abhängt, reicht es aus, wenn diese Einrichtung die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit messen kann und hierfür geeignete Signale für die Rechnereinrichtung 7 vorsieht. Die Rechnereinrichtung 7 berechnet dann die Schallgeschwindigkeit in Luft im Ber ach der Zielscheibe. Auch ist es möglich, die Schallgeschwindigkeit

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in Luft direkt zu messen. Es wird hierzu ein Tonimpuls erzeugt und die Zeit gemessen, welche dieser Ton benötigt, um eine bekannte Strecke zurückzulegen. Dies läßt sich durch entsprechende Wandler, die an bekannten Stellen angeordnet sind, ermitteln. Auch hierbei wird eine geeignete Information an die Rechnereinrichtung 7 geliefert, so daß diese die Schallgeschwindigkeit in Luft ermitteln kann.

Das Gehäuse 22 kann außerdem eine zweite Einrichtung tragen, die den Einfluß des Windes im Bereich der Zielscheibe feststellen kann. Diese Einrichtung kann eine Schallwelle, die dem Einfluß des Windes ausgesetzt ist, übertragen. Die übertragene Schallwelle kann beispielsweise durch die Wandler 15, 16, 17 empfangen werden,und die Zeit des Empfanges dieses übertragenen Tonimpulses durch verschiedene Wandler wird in der Rechnereinrichtung 7 ausgewertet, so daß man den Einfluß des Windes im Bereich der Zielscheibe ermitteln kann.

Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist jeder Wandler 15 bis 20 an einen Verstärker angeschlossen. Es sind lediglich die Verstärker 23 bis 26 gezeigt. Jedoch sind auch die übrigen Wandler an entsprechende Verstärker angeschlossen. An die Ausgänge der Verstärker 23, 24 und 26 sind Zähler 27,, 28 und 29 angeschlossen. Weitere Zähler sind auch an die restlichen Verstärker angeschlossen. Eine logische Steuereinrichtung 30 ist mit dem Ausgang des Verstäikers 25 verbunden. Die logische Steuereinrichtung 30 kann für jeden Zähler Signale vorsehen.

Als Zähler eignen sich solche vom Typ 74191 der Firma Texas Instruments. Es sei angenommen, daß der Wandler 18 die konische Stoß- bzw. Druckwelle des abgefeuerten Geschosses empfängt. Wenn die Stoßwelle vom Wandler 18 empfangen wird, wird die logische Steuereinrichtung30 aktiviert, wodurch die Zähler in Zählbereitschaft gebracht werden, so daß diese mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu zählen beginnen.

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Sobald ein jeder der Zähler ein Signal vom zugeordneten Verstärker empfängt, stoppt der Zähler seinen Zählbetrieb. Die Zählung an jedem Zähler ist eine Anzeige für den Zeitunterschied zwischen den einzelnen Zeitpunkten, an welchen die Stoßwelle durch die Wandler 18 und 16 empfangen worden ist. Weitere Zeitunterschiede können durch die Zählungen, welche in den verschiedenen Zählern gespeichert sind, ermittelt werden. Diese Zählungen geben die Zeitunter schiede zwischen den einzelnen Zeitpunkten, zu welchen die Stoßwellen durch die verschiedenen Wandler 15, 16 und 17 in den Wandlerreihen 5 empfangen worden sind.

Die Rechnereinrichtung 7 steuert ein Wiedergabegerät 31 an, das von herkömmlicher Bauart sein kann. Dieses Wiedergabegerät kann den Wiedergabegeräten 10 an den Schießständen entsprechen, die für die Schützen vorgesehen sind. Dieses Wiedergabegerät kann auch das große Wiedergabegerät 12 für die Zuschauer sein. Auch kann das Wiedergabegerät 9 im Überwachungsraum vorgesehen sein. Dieses kann sich auf einer Tafel der Rechner einrichtung 7 befinden.

Die Rechnereinrichtung 7 kann außerdem eine Druckeinrichtung 32 ansteuern oder auch eine Anzeigeeinrichtung 33 zur Anzeige des Einschlages. Die Anzeigeeinrichtung für den Einschlag kann für jeden abgefeuerten Schuß den Einschlag am Ziel anzeigen. Außerdem sind Einrichtungen 21 und 22 mit der Rechner einrichtung über Leitungen 34 und 35 verbunden, welche die Schallgeschwindigkeit in Luft im Bereich der Zielscheibe bzw. den Windeinfluß messen können. Außerdem kann eine Tastatur 36 über eine Leitung 37 mit der Rechner einrichtung verbunden sein, um beispielsweise Informationen hinsichtlich der Art der verwendeten Munition oder über den Schützen, der gerade auf die Zielscheibe feuert, angeben zu können.

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Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Rechnereinrichtung im Abstand von den Wandlern angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, Mikroprozessoren, beispielsweise im Gehäuse 20, vorzusehen, die den Treffereinschlag in Abhängigkeit von den von den Wandlern abgegebenen Signalen ermitteln. Der Mikroprozessor kann dann das Trefferergebnis an ein geeignetes Wiedergabegerät weitergeben.

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Leerseite

Claims

Le NOTH, ZEITLEU

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8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 · Telefon 089 / 22 94 41

2321783

AUSTRALASIAN TRAINING ADDS (Pty.) LTD. 161 - 169 Fallon Street, Albury N.S.W. Australien

Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn eines Geschosses mit Überschallgeschwindigkeit

Patentansp rüche:

ΙΛ.) Vorrichtung zur Bestimmung der Lage der Geschoßbahn, insbesondere der Trefferstelle auf einer Zieleinrichtung eines Geschosses mit Überschallgeschwindigkeit, das durch einen bestimmten Bereich in der Nähe der Zieleinrichtung sich hindurchbewegt, mit mehreren in diesem Bereich angeordneten Wandlern, die den Zeitpunkt des Empfangs der vom Geschoß erzeugten Stoß- bzw. Druckwelle ermitteln und entsprechende Signale an eine Rechnereinrichtung zur Ermittlung der Trefferstelle bzw. der Geschoßbahn weitergeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (15, 16, 17, 18, 19, 20) in zwei linearen Reihen angeordnet sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und jeweils mindestens drei Wandler aufweisen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (15, 16, 17, 18, 19, 20) in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, wobei die Wandler voneinander im wesentlichen gleiche Abstände aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler in den beiden Reihen zueinander ausgerichtet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ebene horizontal liegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ebene geneigt verläuft.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ebene vertikal verläuft.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (15, 16, 17, 18, 19, 20) in der Nähe der unteren Kante der Zieleinrichtung (3) angeordnet sind und gegenüber der Abschußstelle abgeschirmt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (22) zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft im Bereich der Zieleinrichtung vorgesehen ist, deren Ausgangssignale an die Rechnereinrichtung weitergeleitet werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (22) einen Tonimpulsgenerator sowie Zeitmeßelemente aufweist, die die Zeit messen, welche der Tonimpuls benötigt,

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um eine bestimmt e Strecke zurückzulegen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (22) ferner Temperaturmeßelemente und Meßelemente zur Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit im Bereich der Zieleinrichtung (3) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung außerdem Meßelemente zur Bestimmung des Windeinflusses im Bereich der Zieleinrichtung besitzt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente zum Messen des Windeinflusses eine Schallquelle sowie einen oder mehrere Wandler aufweisen, die den Schall der Schallquelle empfangen und an die Rechnereinrichtung Signale abgeben, so daß durch den Rechner der Windeinfluß im Bereich der Zieleinrichtung ermittelt wird.

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