(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
武器または火器の銃身（１）に隣接し、あるいはマズルブレーキ（３）に隣接する発射物（２）の銃口速度を決定するための方法であって、前記銃身（１）またはマズルブレーキ（３）を導波路として使用し、前記導波路を関連する導波モード（ＴＥ；ＴＭ）のカットオフ周波数以下で作動させ、ここで前記カットオフ周波数は、当該カットオフ周波数以下の周波数では前記導波路中を電磁波が伝搬することの無い周波数であり、従って、前記導波路が前記カットオフ周波数以下で作動されることによって前記導波路に沿ったエネルギーの輸送がなく、さらに、前記導波路を前記カットオフ周波数以下の周波数で作動させることによって生成された電磁信号を測定することにより、前記発射物の銃口速度を決定する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、瞬間発射速度Ｖ（ｔ）を連続して測定しかつ記憶することを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記導波路内の発射速度プロファイルは時間（ｔ）にわたって決定されることを特徴とする、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法であって、速度（Ｖ0）の予測は、発射物（２）が導波路を移動中であって、発射物（２）が導波路を出る前に行われることを特徴とする、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法を実行するための測定装置（１００）であって、
武器または火器の銃身（１）と、
マズルブレーキ（３）と、
信号発生器（４）であって、武器または火器の銃身（１）の励起のために少なくとも１個の送信カプラ（６）に信号供給源（５）を介して電気的に接続された信号発生器と、
少なくとも１個の受信カプラ（７、１０．２、１１．２）で測定された信号を決定装置（９）に伝えるための受信ライン（８）と、を有する、測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の測定装置であって、前記信号発生器（４）は、連続波モード（ＣＷモード）においてキャリアを発生することを特徴とする、測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の測定装置であって、前記信号発生器（４）は変調された信号を発生することを特徴とする、測定装置。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れか１項に記載の測定装置であって、前記信号発生器（４）は発振器であることを特徴とする、測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
既知の測定装置および方法は、少なくとも１個のコイルペアを用いており、通常、このコイルペアは武器のマズルブレーキ（銃口制退器）の後ろに取り付けられる。この場合、コイルは互いに規定された距離に配置され、速度Ｖ０は、これらのコイルによって規定される距離を発射物が通過するために必要な時間である、測定時間により決定される。
【背景技術】
【０００２】
このような装置は、ＣＨ６９１１４３Ａ５によって既知である。発射物の速度を測定するために、２個のセンサが、高射程率銃の銃口に隣接して、それぞれから一定の距離で、取り付けチューブ上に配置されている。磁気フラックスの変化に応答するこれらのセンサは、評価用の電子装置に接続されており、かつ、２個のコイルを含むコイルペアと磁気閉回路を有している。測定された発射物の速度、あるいは、この方法で更新された起爆装置作動時間は、その後、一般に、発射物が銃口領域から出射する前に情報として発射物に伝えられる。
【０００３】
ＤＥ６９７０９２９１Ｔ２（ＥＰ０８４００８７Ｂ１）は、発射物の初速を制御する手段を開示している。この場合、銃口速度に関係するパラメータを測定することが可能なセンサ手段が設けられる。この制御は、少なくとも銃身にあるいは銃身に隣接して取り付けられたセンサであって、かつ、推進剤ガスが銃身に隣接し熱せされた結果として発生する、銃身における高圧を記録することが可能なセンサを活用することによって、実行される。センサとして歪ゲージが提案されており、この歪ゲージは銃身と接触するように取り付けられている。この場合、銃身上の歪が測定される。発射物の移動、従って速度は、発射物が２個のセンサそれぞれを通過した時に記録された時間の相違に基づいて決定される。
【０００４】
ＤＥ１０３５２０４７Ａ１は、一定の間隔にある少なくとも２個のセンサを、銃身に隣接してあるいは直接、銃身中に一体化させることを提案している。発射物がそれらを通過するに伴って、発射物底面に隣接するガス圧の結果として、これらのセンサは歪を受ける。この歪は電気信号に変換され、必要ならば、増幅の後で後段の信号処理回路に供給される。縦長の測定ダボの形状の水晶センサを、センサとして使用することが好ましく、銃身に隣接するかあるいは銃身の周りの取り付けリング中に、あるいは銃身に直接、取り付けられる。水晶センサは、非常に小さな圧力変化を信号に変換でき、それ自身物理的に非常に強固で、正確な適合性を持って、即ち、銃身に対してスライドできないような強固な接触を持って一体化されるという、大きな利点を有している。従って、銃身上への機械的な負荷が、間接的圧力測定結果に影響を与えることはない。その上、センサはガス圧を直接受けず、既存のハウジングに加えて、固定構造物中に設置される。
【０００５】
反対に、ＤＥ１０２００５０２４１７９Ａ１は、実際の銃口速度は発射物の瞬間飛行速度に関係する情報によって決定されるため、即ち、この情報から逆算できるために、瞬間銃口速度の直接測定を完全に省略している。発射物の点火時間は、その後、瞬間銃口速度に基づいて、標準銃口速度プリセット点火時間を活用して補正され、現在の起爆装置作動時間として用いられる。この情報を発射物に送信するために、好ましくはギガヘルツ範囲のマイクロ波送信機が使用され、例えば点火制御コンピュータによって決定された瞬間起爆装置設定を、兵器または発射物に送信する。
【０００６】
更なる方法は、ＥＰ００２３３６５Ａ２に開示するように、銃身を円形導波路として作動させ銃身中で発射物のドップラー速度を測定することである。この場合、信号の周波数は、関係する導波路モードのカットオフ周波数よりも高い。この場合に形成される電磁波は銃身中を伝播し、発射物によって反射される。更に、これによって、瞬間速度に依存するドップラー周波数シフトが起こる。
【０００７】
この方法は、２個のセンサを、互いから一定の距離に配置する必要がある、という欠点を有している。この設計は、武器の銃口に隣接する測定装置を長くする。その結果、武器全体が不安定となり、あるいはサブ口径弾薬を使用する場合に問題を生じうる。武器の銃身から出て放出された廃棄サボは、測定装置を損傷することがある。更に、センサは、武器の銃身中に、あるいは武器の銃身上に直接取り付ける必要がある。多くの場合、武器銃身のサプライヤーと銃口速度測定装置のサプライヤーは同じでは無い。このことは、全ての場合に比較的困難な状況に従って、センサは銃身に隣接しあるいは銃身中に取り付けられることを意味している。銃口速度測定装置は、武器の銃身自身による全ての干渉なしに、使用される武器の銃身とは独立して作動しなければならない。更なる欠点は、飛行速度の測定とマイクロ波送信機によって武器の銃身の外側で点火時間をプログラムすることは、送信機と発射物との間の情報送信に対して、ある大きさの耐干渉性を必要とする、と言うことである。妨害装置によって起こされる故意の妨害と同様に自然の妨害は、飛行速度の測定とこれに引続くプログラミングを妨害し、あるいはそれを完全に不可能とする。更に、送信機による発振は、外部の“電子戦争因子”法によって検出され、銃の場所が発見される。従って、敵は銃の場所を知り、この銃を攻撃するために対策を開始することができる。最近のキーワードは、“見ろ、しかし見られるな”である。銃の位置が発振によって見出された場合、この銃は、効率的な武器システムがもたらす、大きな危機に晒されている。更に、ドップラー周波数シフトの測定は、発振器の安定性に対する特別な要求に晒される。銃の点火によって起こされる振動は瞬間送信周波数を変化させ、周波数シフトの正確な測定をより複雑にする。更に、武器の銃身は開放された円形導波路として動作し、更に、アンテナとして動作する。このことは、外部監視装置によってその発振を検出することが可能であり、更に銃の位置を決定することが可能であることを意味している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、銃口速度を測定する手段を具体化するという目的に基づいており、この手段は同じように全てのコンタクトを含まないが、上述の欠点を有してはいない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の構成によって達成される。有用な実施形態が従属項において特定されている。
【００１０】
本発明は、更に、武器または火器の銃身、および／またはマズルブレーキの一部分を導波路として使用するという考えに基づいている（導波は、非常に高度に導電的な壁を有する、特徴的な断面形状を有する銃身によって、実現される）。特に、長方形および円形導波路は広く使用されているがしかし、関連する導波モードのカットオフ周波数の下側で動作する。（これに関連する原理については、http://people.ee.ethz.ch/~kkrohne/AMIV/Wellenleiter.pdfの第２４ページから３３ページ、または、prp0.prp.physik.tu-darmstadt.de/~ejakobi/Mikrowel.pdf、を参照のこと。これらは、ここに参照される。）この方法で動作する導波路内を電磁波が伝播することは無く、従って、導波路に沿ったエネルギー輸送は無い。電磁場は導波路の方向に指数的に減少するが、これはむしろマクスウエルの方程式の解であり、抵抗減衰に基づくものではない。
【００１１】
この場合、電磁場は円形導波路のための制約および発射物のための制約を満たす必要がある。この場合、円形導波路は必ずしも正確な円断面を有している必要の無いことに注意すべきである。実際、所望の横方向電磁場分布を達成するために、導波路の壁をある形状（プロファイル）とすることができる。これは、マズルブレーキにおけるリブ構造がどのようにしてモード選択を保障するかを示す、図３に示されている。全ての制約が満足された場合、信号強度が位置ｚで０（ｚ＝０）となり（Ｚｘ＝０の場合）、導波路内の発射物の位置ｚ＝ｚｐによって制御される。送信カプラ（３．１）と受信カプラ（３．２）間のオフセットＺｘは、必要であれば、より良いモード選択のために使用される。しかしながら、一般にＺｘは０に等しくなければならず、これは、送信カプラ（３．１）に最も近い受信カプラにのみ適用される。図３に示す状況は、送信カプラ（３．１）と受信カプラ（３．２）を含む構造を示している。しかしながら、測定精度を上げるために、更に、図４に示すように、互いに近接し従って銃身端の方向にコンパクトな形状で、かつ送信カプラ（４．１）の前で、複数の受信カプラ（４．２）を直列に取り付けることも可能である。マズルブレーキはこの場合、人為的に長くされてはおらず、それによって長い銃口速度測定装置が有する欠点を回避している。
【００１２】
測定装置は銃の銃身によって、またはその他の、銃身、発射物、銃身の銃口領域、例えばマズルブレーキ、および少なくとも１個の発振器、送信カプラおよび、最小でも一個の受信カプラまたは複数の受信カプラであって、その数が測定装置の所望の測定精度に依存する複数の受信カプラ、の形状である火器によって形成される。
【００１３】
この単純な測定装置は、銃口領域とマズルブレーキとを人為的に長くする必要が無いという利点を有している。測定装置は、マズルブレーキ中に直接組み込まれる。更に、これは、銃弾のタイプ（全口径またはサブ口径）とは独立して使用することができる。この測定装置はコンパクトである。これは、銃身と銃口領域、特に銃身に隣接して使用されるマズルブレーキが、測定装置の一部であるためである。測定自身の精度は、発振器の周波数には関係しないので、使用する発振器は、既知のドップラー周波数測定の場合のように、高度に周波数安定性である必要は無い。低い側の周波数および高い側の周波数がそれぞれ、低すぎずあるいは高すぎないことが必要である。この単純な測定は、周波数よりもむしろエンベロープが検出されるという事実の結果である。測定装置は、シングルモードで作動させることができる。
【００１４】
模範的な実施例を用いて、かつ図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】発射物の銃口速度を測定するための測定装置の原理を示す。
【図２】図１に示すような限定された円形導波路の概略図を示す。
【図３】マズルブレーキに組み込まれ、モード選択のためにリブ構造に装備された測定部を示す。
【図４】図３において複数のカプラを有する場合の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１および２は、本測定方法のための測定装置１００の基本的なデザインを示している。測定装置１００は、この場合はマズルブレーキ３を有する銃身１、および、信号源５を介して送信カプラ６に電気的に接続されこれを励起するための、発振器４を備えている。受信カプラ７は信号の受信のために使用され、受信した信号のためのケーブル８を介して受信ユニット９に接続されている。受信ユニット９は、検出器９．１および信号受信器９．２を備えている。この２個のカプラ６、７はマズルブレーキ３中に組み込まれており、１個のカプラ対を形成する。
【００１７】
この場合、発振器４は、送信カプラ６を介して導波モード（ＴＥ；ＴＭ）を励起する。この模範的な実施形態において、周波数は関連する導波モードのカットオフ周波数より低く選択される。所望の導波モードは、機械的かつ電磁的なモード選択によって励起される。銃身１（図２の導波路１’）と発射物２（図２のシリンダ２’）を含むシステムは、発射物２の位置ｚ＝ｚｐに依存する場所ｚ＝０で信号強度を生じる。この場合はピックアップセンサである受信カプラ７は、この信号を受信し、受信ユニット９に送る。
【００１８】
既に述べたように、測定装置１００は、導波路中、あるいはマズルブレーキ中に組み込まれた導波路の一部分中で、導波モードのカットオフ周波数以下に選択された導波モードで作動される。基礎モードのみならず、更により高次の導波モードが可能である。ＴＥモードとＴＭモードの違いが描かれている。この場合、両方のモードを使用することができる。
【００１９】
測定方法の基礎的な原理を、図２を参照して幾分詳しく分析する。円形導波路１’がシリンダー形のピン２’によって範囲決定されると、電磁場は一方で導波路壁に隣接するという制約を満足する必要があり、他方でシリンダーベースに隣接するという制約を満足する必要がある。理想的には、この壁およびシリンダーベースは導電性であるべきである。このことは、これらの表面に隣接する電場の強度の接線成分が“Ｅ＝０  Ｖ／ｍ”（ゼロ）であり、これらの表面に隣接する磁気誘導の法線成分が“Ｂ＝０Ｔ”（ゼロ）であることを意味している。これは、２個の場の成分：壁に隣接するという制約のみを満足する本来の電磁場と、本来の場と同じ横方向の分布を有し、従って壁に隣接するという制約を同様に満足する追加の成分、の導入によって達成される。本来の場の成分は、場所ｚ＝０で励起される。その周波数は選択された導波モードに対するカットオフ周波数以下である。シリンダーベースｚ＝ｚｐに隣接するという制約を満足させるために、電場強度の接線成分と本来の場の磁気誘導の法線成分の重ねあわせによる打消しを伴って、第２の場成分が生成される。２個の成分の重ね合わせは、場所ｚ＝０で信号強度をもたらし、これは場所ｚ＝ｚｐにおけるシリンダーベースの位置に依存する。
【００２０】
今、場所ｚ＝０における信号強度の時間プロファイルを分析すると、銃口速度Ｖ０を推測することが可能となる。
【００２１】
図３に示すように、所望の導波モードが機械的設計対策によって励起される。この対策は、この場合、一例としての導波路壁に隣接するリブ構造である。更に、モード選択は送信カプラ１０．１による励起のタイプによって補助される。図３は導波路をマズルブレーキの部分として示している。送信カプラ１０．１と受信カプラ１０．２間のオフセットＺＫを、必要に応じて、更に良いモード選択のために使用することができる。しかしながら、通常ＺＫはゼロに等しくされるべきであり、これは、送信カプラ１０．１に近接する受信カプラにのみ適用される。
【００２２】
図４は、複数の受信カプラ１１．２によって如何にして測定精度が改善されるかを示している。銃身端から最も遠い受信カプラ１１．２は、銃身端からの距離が送信カプラ１１．１と同じであることに注意すべきである。このことは、受信カプラ１１．２が、送信カプラ１１．１の後に位置することができないことを意味している。
【００２３】
従来技術に基づく上記方法の欠陥は、ここに提案する測定装置の以下に述べる特性によって克服される。
【００２４】
・カプラ（送信カプラおよび受信カプラ）は互いに非常に近接して配置可能であり、それによってマズルブレーキ（３）内に組み込むことが可能となる。マズルブレーキを長くする必要は無い。更に、カプラは、可能ならば、銃身中に設置することができる。
【００２５】
・測定装置は、マズルブレーキを武器銃身内に組み込むことができない場合にのみ、マズルブレーキ内に組み込まれる（図３）。測定装置は従って、銃身に対して独立しており、従って、銃身サプライヤーに対して独立している。
【００２６】
・測定はマズルブレーキまたは銃身内で行われ、それによって妨害に対してより良い抵抗性を達成する。
【００２７】
・導波路はカットオフ周波数以下で作動され、導波路の長さは同様に外部発振を最小にする。
【００２８】
・ドップラー周波数を測定する必要が無いため、発振器は、厳しい安定性要求に従う必要はない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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