PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3428025C1 07.06.1990
Titel Programmieranordnung für einen Geschoßzünder
Anmelder Honeywell Regelsysteme GmbH, 6050 Offenbach, DE
Erfinder Hau, Heinz, 6455 Erlensee, DE
DE-Anmeldedatum 30.07.1984
DE-Aktenzeichen 3428025
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse F42C 17/00
IPC additional class // F42C 17/00  
Zusammenfassung Zur draht- und kontaktlosen Programmierung eines Zünders in einem Geschoß (16) vor dessen Abschuß aus einem Waffenrohr (10) wird von außen an dem Waffenrohr (10) ein Körperschallsender (12) angeordnet, und das Geschoß (16) trägt einen Körperschallempfänger (20), der ein binärcodiertes übertragenes Signal in elektrische Signale zurückwandelt, die zur Einstellung eines Zeitzünders verwendet werden (Fig. 1).

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Programmierung eines Zünders in einem Geschoß nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, eine Tempierung eines Zeitzünders über eine Signalleitung vorzunehmen, indem die ohnehin vorhandene elektrische Verbindung zu einem Treibladungsanzünder bis zum Zünder des Geschosses weitergeführt wird. Die Programmierung eines Laufzeitzünders kann dann beispielsweise in der Weise erfolgen, wie dies in der DE-PS 26 45 836 dargestellt und beschrieben ist. Eine drahtlose Programmierung vor dem Abschuß des Geschosses wäre aus vielerlei Gründen wünschenswert, konnte aber auf Grund der abschirmenden Wirkung des Waffenrohres einerseits und auf Grund der andererseits im Waffenrohr beim Abschuß des Geschosses hervorgerufenen aggressiven Atmosphäre und auf Grund der hohen Drücke nicht verwirklicht werden. Hingegen kann nach dem Abschuß eine Programmierung durch eine an der Waffenmündung angeordnete Steuerspule vorgenommen werden, wie dies aus der DE-OS 23 16 976 und GB-PS 15 07 403 bekannt ist.

Weiterhin ist aus DE-OS 30 08 628 eine Vorrichtung zum Programmieren eines Geschoßzünders vor dem Laden des Geschosses in das Waffenrohr bekannt, bei welcher die vom Zünder benötigte Energie induktiv von der Programmiervorrichtung auf den Zünder übertragen wird, während zur Übertragung der Einstelldaten des Zünders, beispielsweise seiner Laufzeit nicht-induktive Übertragungsmittel Anwendung finden, beispielsweise Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung.

Schließlich zeigt die US-PS 41 44 815 eine dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Programmieranordnung, bei welcher Mikrowellen sowohl zur Energieübertragung auf den Zünder des im Waffenrohr befindlichen Geschosses, als auch zur Datenübertragung dienen. Zu diesem Zweck ist im Waffenrohr zwischen Rohrmündung und Geschoßkammer ein Mikrowelleninjektor angeordnet, dem zur Energieübertragung an den Zünder ein Mikrowellenimpuls zugeführt wird. Diese Mikrowellenenergie breitet sich im Rohr in Richtung auf das im Rohr befindliche Geschoß aus, wobei das Waffenrohr als Wellenleiter dient. In der Geschoßspitze befindet sich eine Mikrowellenantenne, die über einen Umschalter einerseits an eine Stromversorgungsschaltung und andererseits an einen Datenkanal anschließbar ist. Sobald der Energieimpuls eingetroffen und der Stromversorgungsschaltung zugeführt ist, schaltet der Umschalter die Antenne an den Datenkanal. Damit ist dieser zur Aufnahme der im Anschluß an den Stromversorgungsimpuls über den Mikrowelleninjektor abgestrahlten Datensignale vorbereitet und kann den Zünder mit diesen Signalen programmieren. Schwierigkeiten bei der Übertragung der Programmierdaten durch Mikrowellen ergeben sich dann, wenn wie üblich im Waffenrohr vom vorherigen Abschuß stammende ionisierende Gase vorhanden sind, welche die Ausbreitung der Mikrowellen behindern. Außerdem breitet sich die Mikrowellenenergie nicht nur von der Rohrmündung zum Geschoß, sondern auch in Gegenrichtung aus, so daß die aus der Rohrmündung austretende Mikrowellenstrahlung die Ortung des Geschützes durch den Gegner erleichtert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenüber den bekannten Anordnungen verbesserte und zuverlässige Vorrichtung zum Programmieren des Zünders vor dem Abschuß des Geschosses im Waffenrohr zu schaffen. Dies gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Die Verwendung von Körperschallwellen und insbesondere Ultraschallwellen hat sich als zuverlässiges und wirksames Übertragungsverfahren für die Programmiersignale erwiesen, obwohl das Waffenrohr auf Grund seiner mechanischen Beanspruchung bei Abschuß und Rücklauf starken Vibrationen und Schwingungen ausgesetzt ist. Diese sind jedoch vor dem Programmieren des nächsten Geschosses abgeklungen, und außerdem lassen sich die Programmiersignale durch geeignete Codierung zuverlässig von akustischen Störsignalen unterscheiden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Programmieranordnung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

An Hand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die erfindungsgemäße Programmieranordnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Das Prinzip der erfindungsgemäßen Programmieranordnung;

Fig. 2 einen Teil der zünderseitigen Empfangsanordnung; und

Fig. 3 ein Codierschema für die zu übertragende Binärinformation.

Gemäß Fig. 1 wird das Tempiersignal über einen außen am Waffenrohr 10 angebrachten als Ultraschallsender arbeitenden piezoelektrischen Wandler 12 in Ultraschallsignale umgewandelt, die sich als Körperschallwellen durch das Waffenrohr 10 und ein darin befindliches Geschoß 16 ausbreiten und von dem in einem Zündsystem 14 angebrachten Ultraschallempfänger 20 in elektrische Signale zurückgewandelt werden. Das Waffenrohr 10 ist hierbei durch einen Verschluß 18 nach hinten verschlossen, ohne daß es hierbei der Durchführung einer elektrischen Leitung bedarf. Mit Vorteil wird der Ultraschallsender 12 an einer Stelle an dem Waffenrohr 10 angebracht, die einem Führungsband 22 an dem Geschoß 16 gegenüberliegt. Hierdurch wird sichergestellt, daß der ausgesandte Schall von dem Waffenrohr 10 in das Geschoß 16 übergeleitet wird, ohne daß gravierende Reflexionen durch eine dazwischen befindliche Luftschicht erfolgen. Der Ultraschallsender kann aber auch an der mit 12&min; bezeichneten Stelle angebracht werden, d. h. unterhalb des Waffenrohres 10, da insbesondere bei drallosen Geschossen davon auszugehen ist, daß diese durch ihre Schwerkraft im Waffenrohr 10 aufliegen.

Wie man der in Fig. 1 dargestellten prinzipiellen Anordnung entnimmt, ist bei einer derartigen Übertragung des Tempiersignales keine Leitung mehr vom Tempiergerät zum Zünder erforderlich, und der Signalgeber kann nahezu an beliebiger Stelle am Waffenrohr angebracht werden. Bei der Schallausbreitung in festen Stoffen unterscheidet man prinzipiell zwischen der Longitudinalwelle und der Transversalwelle. Die Longitudinalwelle besitzt die höchste Ausbreitungsgeschwindigkeit, nämlich



In dieser Gleichung bedeuten:

E = Elastizitätsmodul

µ = Poisson&min;sche Querkontraktionszahl

ρ = Dichte.

Für die Transversalwelle ist folgende Beziehung maßgeblich:



Bei einem angenäherten Wert von µ = 0,25 ist somit die Longitudinalwellengeschwindigkeit um den Faktor größer als die Transversalwellengeschwindigkeit. Mit Vorteil wird daher für die Tempiersignalübertragung nur die Longitudinalwelle ausgenutzt. Die Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwelle in Stahl beträgt ca. 5100 m/sec.

Für die zu übertragende Tempiersequenz wird eine Folge von 17 binärcodierten Signalen verwendet, die jeweils den Binärwert "0" oder "1" darstellen. Die Form eines Einzelimpulses ist in Fig. 3 dargestellt. Jeder Einzelimpuls besteht aus einem frequenzcodierten Signal von t&sub1;+t&sub2;+t&sub3;=3 ms Dauer.

Die Frequenzen zur Darstellung des Binärwertes "1" sind folgendermaßen gewählt:

f&sub1; = 100 kHz (t&sub1; = 1 ms)

f&sub2; = 125 kHz (t&sub2; = 1 ms)

f&sub3; = 156 kHz (t&sub3; = 1 ms)

Andererseits sind die Frequenzen zur Darstellung des Binärwertes "0" folgendermaßen gewählt:

f&sub1; = 100 kHz (t&sub1; = 1 ms)

f&sub2; = 125 kHz (t&sub2; = 1 ms)

f&sub3; = 125 kHz (t&sub3; = 1 ms)

Die Zeit t&sub4; zwischen den frequenzcodierten Impulsen beträgt ebenfalls 3 ms. Somit dauert die Tempiersequenz zur Übertragung der 17 binärcodierten Signale insgesamt 102 ms.

Die Frequenzmodulation der Tempierimpulse ist zweckmäßig, um diese von Störimpulsen eindeutig unterscheiden zu können und um die Dauer einer Tempiersequenz zu reduzieren.

Die in dieser Weise von dem Ultraschallsender 12 bzw. 12&min; ausgesandten frequenzcodierten Tempierimpulse werden durch den Ultraschallempfänger 20 aufgenommen und in entsprechende elektrische Signale zurückgewandelt. Ein Teil der zünderseitigen Empfangsanordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei wandelt wiederum ein piezoelektrischer Wandler 24 die Schallsignale in elektrische Signale um, und nach Verstärkung und Impedanzwandlung in einem entsprechenden Wandler 26 werden die elektrischen Signale drei Kanälen zugeführt. Der erste Kanal K1 enthält ein auf die Frequenz 100 kHz abgestimmtes Bandpaßfilter 28, und das entsprechend herausgefilterte Signal wird nach Demodulation in einem Demodulator 30 einem nicht weiter dargestellten Mikroprozessor zur weiteren Verarbeitung zugeführt. In gleicher Weise wird in dem zweiten Kanal K2 das mit 125 kHz codierte Signal durch ein Bandpaßfilter 32 herausgesiebt und nach Demodulation in einem Demodulator 34 dem Mikroprozessor zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Schließlich wird in einem dritten Kanal K3 das mit 156 kHz frequenzcodierte Signal durch ein Bandpaßfilter 36 herausgesiebt und nach Demodulation in einem Demodulator 38 dem Mikroprozessor zugeführt. Der Mikroprozessor veranlaßt sodann in Abhängigkeit von der erfaßten Codierung die Einstellung des Laufzeitzünders des Geschosses.


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zur Programmierung eines Zünders in einem Geschoß vor dessen Abschuß aus einem Waffenrohr mit einem am Waffenrohr angeordneten Sender sowie einem im Geschoß angeordneten Empfänger, gekennzeichnet durch einen von außen an dem Waffenrohr (10) angeordneten Körperschallsender (12) und einen im Geschoß (16) angeordneten Körperschallempfänger (20).
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von einem Ultraschallsender (12) und einem Ultraschallempfänger (20).
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender (12) im Bereich eines an dem Geschoß (16) angeordneten Führungsbandes (22) an dem Waffenrohr (10) angebracht ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender (12&min;) von unten an dem Waffenrohr (10) angebracht ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Longitudinalwelle der sich in dem Material zwischen Sender und Empfänger ausbreitenden Ultraschallwelle zur Informationsübertragung benutzt wird.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu übertragende Information durch ein binärcodiertes Signal vorgegeben ist, wobei jeder Logikzustand ("0", "1") durch unterschiedliche Frequenzen (f&sub1;, f&sub2;, f&sub3;) codiert ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Logikzustand durch eine Folge von aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Frequenzen (f&sub1;, f&sub2;, f&sub3;) codiert ist.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch empfangsseitig in mehreren Kanälen (K1, K2, K3) angeordnete und auf die unterschiedlichen Frequenzen abgestimmte Filter (28, 32, 36).






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com