(57)【要約】【課題】発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができ、様々な用途に用いることが可能な発射検出装置を提供する。【解決手段】発射検出装置１は、発射体２１を発射する砲身２０ａに電波を投射する送信部１１ａと、砲身２０ａからの反射波を受信する受信部１１ｂとを有しており、発射体２１の発射により生ずる砲身２０ａの振動を非接触で検出する電波センサ１１と、電波センサ１１を制御して得られる検出結果を用いて発射体２１の発射タイミングを検出する制御装置１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砲身から発射される発射体の発射タイミングを検出する発射検出装置において、
前記発射体の発射により生ずる前記砲身の振動を非接触で検出する非接触センサと、
前記非接触センサを制御して得られる検出結果を用いて前記発射体の発射タイミングを検出する制御装置と
を備えることを特徴とする発射検出装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記非接触センサの検出結果を用いて、前記発射体の発射によって生ずる前記砲身の振動に応じた特定の周波数が求められたタイミングを、前記発射体の発射タイミングとして検出することを特徴とする請求項１記載の発射検出装置。
【請求項３】
前記特定の周波数は、前記発射体の発射によって生ずる前記砲身の振動に応じたドップラ周波数であることを特徴とする請求項２記載の発射検出装置。
【請求項４】
前記非接触センサは、電波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する電波センサと、
音波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する音波センサと、
光波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する光波センサと
の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の発射検出装置。
【請求項５】
前記非接触センサが、前記電波センサ、前記音波センサ、及び前記光波センサのうちの複数のセンサを備える場合には、前記制御装置は、全てのセンサの検出結果の各々から前記特定の周波数がそれぞれ求められたタイミングを前記発射体の発射タイミングとして検出することを特徴とする請求項４記載の発射検出装置。
【請求項６】
前記電波センサ、前記音波センサ、及び前記光波センサは、それぞれ前記電波、音波、及び光波が前記砲身に対して斜め方向から投射されるように配置されることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の発射検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発射体の発射タイミングを検出する発射検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミサイルや砲弾等の発射体は、設計上の性能が発揮できるか否か、必要となる着弾精度又は迎撃精度が得られるか否か、或いは万が一の非常事態が発生した場合に支障なく使用可能であるか否か等を確認することを目的として、定期的に又は不定期に射撃試験が行われる。この射撃試験では、発射体が発射された発射タイミングを基準として発射体の飛翔経路や着弾時点が計測されるため、発射体の発射タイミングを検出する発射検出装置が使用される。
【０００３】
従来の発射検出装置の代表的なものとしては、以下の（１）〜（３）に示すものが挙げられる。
（１）赤外線センサを用いる発射検出装置
（２）砲口線的を用いる発射検出装置
（３）振動センサを用いる発射検出装置
【０００４】
上記（１）に示す発射検出装置は、発射体を発射させる火薬が爆轟するときに発生する火炎が赤外線センサで検出されたタイミングを発射体の発射タイミングとして検出する装置である。上記（２）に示す発射検出装置は、発射体が発射される砲口に線的（電線）を張架し、発射体の発射によって線的が切断されたタイミングを発射体の発射タイミングとして検出する装置である。
【０００５】
上記（３）に示す発射検出装置は、発射体が発射される砲身又はその近傍に加速度センサ等の振動センサを設け、振動が検出されたタイミングを発射体の発射タイミングとして検出する装置である。尚、以下の特許文献１，２には、従来のミサイル発射装置の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３２３７８７号公報
【特許文献２】特表２００７−５０１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した（１）に示す発射検出装置は、赤外線センサを用いているため、火炎よりも先に煙が出てしまうと赤外線が煙に遮られて発射体の発射タイミングを検出することができなくなるという問題がある。また、赤外線センサを用いているため、太陽光による誤動作が発生し易く、特に海上用途（例えば、護衛艦に設けられた砲から発射体が発射されるタイミングを検出する用途）では誤作動が多発する虞が考えられる。
【０００８】
上述した（２）に示す発射検出装置は、上記の（１）に示す発射検出装置のような誤動作が生じないため、現在では最も信頼性がある装置である。しかしながら、砲口から発射体が発射されると砲口に張架された線的が切断されてしまうため、発射体が発射される度に砲口に線的を張架する作業を行う必要があり、かかる作業に時間を要するという問題がある。また、海上用途では、安全上使用することができないという問題もある。
【０００９】
上述した（３）に示す発射検出装置は、例えば発射体を砲身に充填する際に生ずる振動によって誤検出が発生する虞がある。また、砲身から振動センサまでの経路の伝達特性によって、砲身で生じた振動が振動センサに到達する時間の遅れやばらつきが生ずるため、検出精度が悪いという問題がある。更に、海上用途では振動センサの設置場所が限られるとともに、継続使用によるセンサや配線への負荷で故障しやすいという問題もある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができ、様々な用途に用いることが可能な発射検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の発射検出装置は、砲身（２０ａ）から発射される発射体（２１）の発射タイミングを検出する発射検出装置（１〜３）において、前記発射体の発射により生ずる前記砲身の振動を非接触で検出する非接触センサ（１１、３１）と、前記非接触センサを制御して得られる検出結果を用いて前記発射体の発射タイミングを検出する制御装置（１２、３２）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、発射体の発射により生ずる砲身の振動が非接触センサで検出され、非接触センサの検出結果を用いて発射体の発射タイミングが制御装置で検出される。
また、本発明の発射検出装置は、前記制御装置が、前記非接触センサの検出結果を用いて、前記発射体の発射によって生ずる前記砲身の振動に応じた特定の周波数が求められたタイミングを、前記発射体の発射タイミングとして検出することを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記特定の周波数が、前記発射体の発射によって生ずる前記砲身の振動に応じたドップラ周波数であることを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記非接触センサが、電波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する電波センサと、音波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する音波センサと、光波を前記砲身に投射して得られる反射波を受信して前記砲身の振動を非接触で検出する光波センサとの少なくとも１つを備えることを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記非接触センサが、前記電波センサ、前記音波センサ、及び前記光波センサのうちの複数のセンサを備える場合には、前記制御装置は、全てのセンサの検出結果の各々から前記特定の周波数がそれぞれ求められたタイミングを前記発射体の発射タイミングとして検出することを特徴としている。
また、本発明の発射検出装置は、前記電波センサ、前記音波センサ、及び前記光波センサは、それぞれ前記電波、音波、及び光波が前記砲身に対して斜め方向から投射されるように配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発射体の発射により生ずる砲身の振動を非接触センサで検出し、非接触センサの検出結果を用いて発射体の発射タイミングを制御装置で検出しているため、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができるという効果がある。しかも、従来のように煙が出たときに検出が不可能になったり、太陽光等による誤動作が生ずることはなく、しかも発射体を発射する度に線的を張架する作業を行う必要が無いため、様々な用途に用いることが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による発射検出装置について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の発射検出装置１は、電波センサ１１（非接触センサ）及び制御装置１２を備えており、砲２０の円筒形状の砲身２０ａから発射される発射体２１の発射タイミングを検出する。砲２０は、例えば榴弾砲、高射砲、艦砲等であり、発射体２１は、例えばミサイルや砲弾等である。砲２０の砲身２０ａに充填された発射体２１は、例えば砲身２０ａ内で火薬が爆轟されることにより砲身２０ａから発射される。
【００１６】
電波センサ１１は、電波（マイクロ波）を送信する送信部１１ａと電波を受信する受信部１１ｂとを備えており、送信部１１ａから砲２０の砲身２０ａに向けて電波を投射するとともに、電波を砲身２０ａに投射して得られる反射波を受信部１１ｂで受信して、砲身２０ａの振動を非接触で検出する。この電波センサ１１は、例えば砲身２０ａから１０メートル程度離間した位置に三脚等によって支持され、例えば投射された電波が砲身２０ａに垂直入射するよう配置される。
【００１７】
ここで、砲身２０ａの振動は、発射体２１の発射時以外にも発射体２１を砲身２０ａに充填する際にも生ずるが、充填時に生ずる振動は、発射時における砲身２０ａの振動の大きさに比べて極めて小さい。このため、電波センサ１１では、発射体２１の発射時に生ずる砲身２０ａの大きな振動が検出されるが、充填時に生ずる砲身２０ａの僅かな振動は検出されない。
【００１８】
制御装置１２は、電波センサ１１を制御して得られる検出結果を用いて発射体２１の発射タイミングを検出する。具体的に、制御装置１２は、電波センサ１１に対して、検出タイミングの制御（セット）及び初期化タイミングの制御（リセット）を行う。また、電波センサ１１から読み出した検出結果を用いて、発射体２１の発射によって生ずる砲身２０ａの振動に応じた特定の周波数が求められたタイミングを、発射体２１の発射タイミングとして検出する。
【００１９】
制御装置１２は、発射体２１の発射によって生ずる砲身２０ａの振動に応じたドップラ周波数を上記の特定の周波数として求める。ここで、砲身２０ａの移動速度をＶ、電波センサ１１の送信部１１ａから送信される電波の周波数をｆ０、光速をｃ、砲身２０ａに対する電波の投射角（砲身２０ａに対する電波の入射角）をθとすると、砲身２０ａの振動によって生ずるドップラ周波数ｆｄは、以下の（１）式で示される。
ｆｄ＝（２・Ｖ・ｆ０・cosθ）／ｃ  …（１）
【００２０】
上記（１）式から、ドップラ周波数ｆｄは、発射体２１を発射させるときに生ずる砲身２０ａの振動速度（移動速度Ｖ）に応じたものであることが分かる。ここで、砲身２０ａに充填される発射体２１の重量や使用される火薬の量が同程度であれば発射体２１の発射時に生ずる砲身２０ａの振動速度はほぼ同じであり、砲身２０ａの振動によって生ずるドップラ周波数ｆｄもほぼ同じになる。このため、制御装置１２は、砲身２０ａの振動によって生ずる特定のドップラ周波数ｆｄが求められたタイミングを、発射体２１の発射タイミングとして検出する。
【００２１】
次に、上記構成における発射検出装置１の動作について簡単に説明する。まず、砲２０から発射体２１が発射される前に、制御装置１２が電波センサ１１を制御して送信部１１ａから砲身２０ａに向けて電波を投射させる。送信部１１ａから砲身２０ａに向けて電波が投射されると、その一部が砲身２０ａで反射されて電波センサ１１の受信部１１ｂで受信され、砲身２０ａの振動が非接触で検出される。この検出結果は、制御装置１２に入力され、砲身２０ａの振動によって生ずる特定のドップラ周波数ｆｄの有無を検出する。尚、発射体２１の発射が行われない間はドップラ周波数ｆｄは検出されない。
【００２２】
いま、発射体２１が砲２０の砲身２０ａ内に火薬とともに充填され、その後に火薬が爆轟されたとすると、砲身２０ａから発射体２１が発射される。このとき、砲身２０ａは火薬の爆轟及び発射体２１の発射によって振動し、その振動が電波センサ１１で検出される。この検出結果が制御装置１２に入力されるとドップラ周波数ｆｄが求められ、ドップラ周波数ｆｄが求められたタイミングが発射体２１の発射タイミングとして検出される。
【００２３】
以上の通り、本実施形態では、発射体２１が発射されるときに生ずる砲身２０ａの振動を電波センサ１１を用いて非接触で検出し、この検出結果を用いて発射体の発射体２１の発射タイミングを検出しているため、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができる。しかも、従来のように煙が出たときに検出が不可能になったり、太陽光等による誤動作が生ずることはなく、しかも発射体２１を発射する度に線的を張架する作業を行う必要が無い。このため、発射検出装置１を様々な用途に用いることが可能である。
【００２４】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。図２に示す通り、本実施形態の発射検出装置２は、電波センサ１１、音波センサ３１、及び制御装置３２を備えており、砲２０の円筒形状の砲身２０ａから発射される発射体２１の発射タイミングを検出する。電波センサ１１は、図１に示す電波センサ１１と同様のものである。尚、図２では、電波センサ１１からの電波が砲身２０ａに対して斜め方向から投射されるように図示しているが、電波センサ１１は、第１実施形態と同様に、例えば砲身２０ａから１０メートル程度離間した位置に三脚等によって支持され、例えば投射された電波が砲身２０ａに垂直入射するよう配置される。
【００２５】
音波センサ３１は、音波（超音波）を送信する送信部３１ａと音波を受信する受信部３１ｂとを備えており、送信部３１ａから砲２０の砲身２０ａに向けて音波を投射するとともに、音波を砲身２０ａに投射して得られる反射波を受信部３１ｂで受信して、砲身２０ａの振動を非接触で検出する。この音波センサ３１は、電波センサ１１と同様に、例えば砲身２０ａから１０メートル程度離間した位置に三脚等によって支持され、例えば投射された音波が砲身２０ａに垂直入射するよう配置される。
【００２６】
制御装置３２は、電波センサ１１及び音波センサ３１を制御して得られる検出結果を用いて発射体２１の発射タイミングを検出する。具体的には、電波センサ１１の検出結果及び音波センサ３１の検出結果の各々からドップラ周波数をそれぞれ検出し、各々のドップラ周波数が求められたタイミングを、発射体２１の発射タイミングとして検出する。このように、電波センサ１１の検出結果と音波センサ３１の検出結果とを組み合わせて発射体２１の発射タイミングを検出するのは、鳥等の外乱による誤検出を防止するためである。
【００２７】
本実施形態の発射検出装置２は、電波センサ１１の検出結果からドップラ周波数が求められるとともに、音波センサ３１の検出結果からドップラ周波数が求められたタイミングを、発射体２１の発射タイミングとして検出する。このように、本実施形態の発射検出装置２は、電波センサ１１の検出結果と音波センサ３１の検出結果とを組み合わせて発射体２１の発射タイミングを検出する点が第１実施形態の発射検出装置１と異なり、基本的な動作は第１実施形態の発射検出装置１と同様である。このため、本実施形態の発射検出装置２においても、発射体の発射タイミングを高い精度で検出することができるとともに、発射検出装置２を様々な用途に用いることが可能である。
【００２８】
〔第３実施形態〕
図３は、本発明の第３実施形態による発射検出装置の要部構成を示す図である。図３に示す通り、本実施形態の発射検出装置３は、第１実施形態の発射検出装置１と同様に、電波センサ１１及び制御装置１２を備えており、砲２０の円筒形状の砲身２０ａから発射される発射体２１の発射タイミングを検出する。
【００２９】
但し、上述した第１実施形態の発射検出装置１では、電波が砲身２０ａに対して垂直入射するよう電波センサ１１が配置されていた。これに対し、本実施形態の発射検出装置３では、電波センサ１１の送信部１１ａと受信部１１ｂとが別体として設けられており、送信部１１ａからの電波が砲身２０ａに対して斜め方向から入射し、砲身２０ａから斜め方向に反射される電波を受信部１１ｂが検出している。
【００３０】
発射体２１が発射されるときに、砲身２０ａは、通常砲身２０ａの径方向よりも軸方向に大きく移動する。このため、砲身２０ａに対して電波を斜め方向から入射させることにより、ドップラ周波数を検出しやすくなるというメリットがある。尚、図２に示す発射検出装置のように、電波センサ１１と音波センサ３１とを備える場合には、電波及び音波の双方を砲身２０ａに対して斜め方向から入射させても良く、或いは、電波及び音波の何れか一方は斜め方向から入射させ、何れか他方は垂直入射させても良い。
【００３１】
また、図３に示す例では、電波センサ１１の送信部１１ａと受信部１１ｂとが別体として設けられている態様について説明した。しかしながら、送信部１１ａから送信された電波を送信部１１ａに向けて反射するミラーを砲身２０ａに取り付ければ、送信部１１ａと受信部１１ｂとが一体化された電波センサ１１を用いることができる。
【００３２】
〔その他の実施形態〕
以上説明した第１，第３実施形態では電波センサ１１を用いて砲身２０ａの振動を非接触で検出し、第２実施形態では電波センサ１１と音波センサ３１とを用いて砲身２０ａの振動を非接触で検出していた。しかしながら、これらに代えて、又は、これらと組み合わせて光波センサを用いて砲身２０ａの振動を非接触で検出しても良い。ここで、光波センサとは、光波を送信する送信部と光波を受信する受信部とを備えており、送信部から砲２０の砲身２０ａに向けて光波を投射するとともに、光波を砲身２０ａに投射して得られる反射波を受信部で受信して、砲身２０ａの振動を非接触で検出するものである。
【００３３】
電波センサ１１、音波センサ３１、光波センサ等の複数のセンサを備える場合には、制御装置は、複数のセンサの全ての検出結果からドップラ周波数がそれぞれ求められたタイミングを発射体２１の発射タイミングとして検出する。また、光波センサを備える場合にも、前述した第３実施形態と同様に、光波センサからの光波を砲身２０ａに対して斜め方向から入射させても良い。
【００３４】
尚、電波センサ１０から送信される電波は光速で伝播するため、砲身２０ａで反射された電波が受信部１１ｂに受信されるまでの遅延は無視できると考えられる。これは光波センサを用いる場合も同様である。しかしながら、音波センサ３１を用いた場合には、砲身２０ａで反射された音波が受信部１１ｂに受信されるまでの遅延が電波センサ１０や光波センサを用いた場合に比べて大きくなる。従って、音波センサ３１を用いる場合には、音速を考慮してドップラ周波数が検出されたタイミングを補正するのが望ましい。
【符号の説明】
【００３５】
１〜３    発射検出装置
１１      電波センサ
１２      制御装置
２０ａ    砲身
２１      発射体
３１      音波センサ
３２      制御装置
【図１】
2011158205.tif 000003
【図２】
2011158205.tif 000004
【図３】
2011158205.tif 000005