(57)【要約】  本発明は、発射体７の誘導的又は容量的なエネルギー送信に関する。本発明によれば、導波管４は、エネルギーを送信するために使用されることができ、導波管には、電界が集中している。そのように使用されたエネルギー送信システム１は、例えば砲口制退器３と砲身２との間の砲口の領域内で配置され又は一体化された少なくとも１つの導波管４から構成される。送信のための送信カプラー５は、信号発生器６によって信号供給される。少なくとも１つのセンサー８を具備し、信号を受信し、発射体７に保存９する発射体７は、エネルギー充電される。別の実施形態において、そのシステム１の組立体が、発射体７のプログラムと同様、Ｖ０計測のために使用される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砲身（２）又は砲口制退器（３）等を通過中の発射体（７）への、エネルギー送信システム（１）によるエネルギー送信の方法において、
該エネルギー送信のため信号発生器（６）によって生成された周波数（ｆ２）は、前記通過中に前記発射体（７）に印加され、該印加によって前記発射体がエネルギー充電され、
適用可能な導波モード（ＴＥ、ＴＭ）のカットオフ周波数未満の周波数で使用される導波管（４）を通過中に亘って、前記印加が行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記発射体（７）のＶ０計測が、該計測のために生成された周波数（ｆ１）によって前記導波管（４）内で行われ得ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
適切な電磁場が、前記導波管（４）内で励起されることによって、前記周波数（ｆ１）が、前記発射体（７）で反映され且つ分析され得ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
プログラミングのために生成され、キャリア周波数（ｆ３）へと変調された情報によって、前記導波管（４）内において前記発射体（７）の前記プログラミングが実行され、前記発射体（７）へと送信され得ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記プログラミングのための前記周波数のキャリアが、前記発射体（７）のための前記適切な情報で変調されており、この変調信号が、容量性カップリング及び／誘導性カップリングによる非接触な方法で前記発射体（７）へと送信されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記周波数が０Ｈｚより大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
エネルギー送信システム（１）による砲身（２）及び／又は砲口制退器（３）を通過中の発射体（７）へのエネルギー送信のための装置において、
適用可能な導波モード（ＴＥ、ＴＭ）のカットオフ周波数未満の周波数で使用される導波管（４）と、
前記発射体（７）の前記通過中に、センサー（８）を介した前記発射体への前記エネルギー送信のため、信号発生器（６）によって生成された周波数（ｆ２）を印加する送信カプラー（５）と、によって
前記発射体（７）と一体化された貯蔵装置（９）が、エネルギー充電されることを特徴とする装置。
【請求項８】
送信カプラー（５）及び少なくとも１つの受信カプラー（１０）が、前記発射体（７）の砲口速度Ｖ０を計測するために前記導波管（４）内に組み込まれており、付加的信号発生器（１２）が、例えば前記送信カプラーに接続されたことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記エネルギー送信に使用される前記送信カプラーが、前記送信カプラー（５）として機能することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
変調ユニット（１４）を介して前記送信カプラー（５）又は付加的送信カプラー（１５）に信号発生期間において接続された信号発生器（１３）が、前記発射体（７）のプログラミングのために組み込まれており、前記発射体（７）が、付加的な受信カプラー（１６）を具備することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砲身を通過中、及び／又は、砲口制退器を通過中の発射体へのエネルギー送信の課題に関する。
【背景技術】
【０００２】
プログラム可能な砲弾のために、発射体に組み込まれた電子機器のため及び起爆導火線の点火のため、エネルギーが発射体に供給されなければならない。この目的のため、様々な砲弾は、必要なエネルギーを供給する小さなバッテリーを有する。その他、発射前にプログラムされ、エネルギー供給されるものがある。エネルギー量が常に充電されている状態だと、例えば保管中又は兵器に設置中に電子機器の動作異常によって、発射体の望ましくない爆発が生じかねない。このため、バッテリーのようなシンプルなエネルギー貯蔵装置の使用は、必ずしも適切ではない。
【０００３】
従って、安全上の理由から、時間的に発射時近傍で、例えば推進装薬の点火後、砲身の砲口を飛び出す前に、発射体にエネルギーを供給することが推奨される。この方法は、この目的に要求されるエネルギーを有しないため、発射前に砲弾が誤って爆発し得ないことを確実とする。
【０００４】
独国特許出願公開第３１５０１７２号明細書のバッテリーは、「発射体」が砲身を飛び出すまで起動されず、機械式タイマーを有する手段によってこれを実現している。独国特許出願公開第１９９４１３０１号明細書のバッテリーも、発射中、高加速度で始めに起動される。
【０００５】
独国特許出願公開第４８８８６６号明細書によれば、雷管の蓄電器は、発射位置において外部接触によって充電される。独国特許出願公開第１０２００７００７４０４号明細書の記載によれば、点火用蓄電器は、砲口安全装置の終了後すぐに、すなわち、飛翔時間終了の約２秒前に充電される。独国特許出願公開第２６５３２４１号明細書による点火用蓄電器は、発射前に電磁コイルによって誘導的に充電される。
【０００６】
米国特許出願公開第４１４４８１５号明細書は、砲身がマイクロ波の導体として機能し、それによって発射前にエネルギー及びデータが送信される、エネルギー送信装置のタイプを記載している。雷管の受信アンテナは、放射信号を受信し、切り替えスイッチを通して、受信すべき信号以外のデータをフィルタリングする復調器として機能する整流装置、又は、フィルターに送信する。この設計において整流装置は、受信される信号から供給電圧を生成するために機能し、次いでその電圧が保存される。
【０００７】
独国特許出願公開第３１５０１７２号明細書において、供給電圧は、発射体の設置前又は設置中に誘導的に提供される。
【０００８】
発射体の運動エネルギーからエネルギーを取得する装置も公知である。ここで、推進装薬の点火後の加速に必要なエネルギーを電磁エネルギーに変換する機構が発射体内に形成されており、その間、発射体内に配置された貯蔵装置にそれを充電する。
【０００９】
従って、中国特許出願公開第５８６３８４号明細書は、軟鉄リング及びリング形状の永久磁石が誘導コイルに対して発射体の軸線方向に配置され、直線的な発射体の加速の結果によって、蓄電器に充電される電圧がコイルで生成される方法を記載している。安全のため、このユニットは、中国特許出願公開第５８６８８９号明細書において、発射時の高い加速によってのみ破壊される輸送安全装置を有する。
【００１０】
砲身中の発射体の加速の使用は、厳格な正確性を有した制御が不可能となるため、ここで不利となり得る。これは、エネルギー充電を変化させるため、飛翔中、発射体が、多すぎる又は少なすぎるエネルギーを供給されてしまう。エネルギーが少なすぎる場合、機能性が保証されないため不利となる。更に不利なのは、機械エネルギーを電磁エネルギーに変換する、複雑且つそれ故にスペースを取る変換機構である。更に、発射時の発射体への極度の環境影響（発射時の衝撃、横加速度及び回転）によって、この機構は破壊され得る。これを防ぐため、砲弾の高コスト化のみならず、発射体に追加スペースを必要とし、重量を重くしてしまうことについての設計対策が必要である。
【００１１】
発射体ヘッド内の発生器は、独国特許出願公開第２５１８２６６号明細書及び独国特許出願公開第１０３４１７１３号明細書において提案されている。これらの代替手段は、独国特許出願公開第７７０２０７３号明細書、独国特許出願公開第２５３９５４１号明細書、又は、独国特許出願公開第２８４７５４８号明細書で提案及び実施されているような圧電性結晶の使用である。
【００１２】
この点に関して後の提案は、既に、先行技術のエネルギー変換機構をエネルギー送信システムに置き換える手法を選択しており、それは、砲口を通過中以前に発射体へ必要なエネルギーを印加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、簡潔な構造で最適なエネルギー送信を実行可能なシステムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本目的は、請求項１から請求項７の特徴によって実現される。好適な実施形態は、従属請求項に示される。
【００１５】
本発明は、誘導的及び／又は容量的なエネルギー送信を実行する考えに基づく。導波管内の電磁場は集中しているため、エネルギー送信のために導波管を使用することが提案された。ここで使用されるエネルギー送信システムは、少なくとも信号発生器によって供給されたエネルギー送信のための導波管及び送信カプラーで構成される。一方、発射体は、信号を受信し、発射体の貯蔵装置にエネルギー充電する少なくとも１つのセンサーを有する。エネルギー送信のための導波管は、砲身、砲口制退器、又は、砲身の終端と砲口制退器の始端との間の付加的部分とすることが可能であり、或いは、砲口制退器の終端に取付けられ得る。例えば、砲口制退器と砲身との間の開口部の領域への組み込みが、発射体又は破裂弾のプログラミングが提供される際に好適であることが立証されている。
【００１６】
信号発生器（例えばオシレーター）は、信号に導波管の最低カットオフ周波数未満の一定中心周波数を供給する。送信カプラー（コイル、ダイポール等）の形状及び型に応じて、多重導波モード（ＴＥｍｎ、ここでｍ＝０、１、２、・・・及びｎ＝１、２、３、・・・）が励起される。信号発生器は、連続波動作（ＣＷ動作）のキャリア又は変調信号を生成する。
【００１７】
発射体等の砲口速度を計測するために、カットオフ周波数未満の導波管を利用することは、既に独国特許出願公開第１０２００６０５８３７５号明細書から公知である。この文献は、砲身又はランチャーチューブ、及び／又は、導波管（非常に高い導電性を備える壁を有する特徴的断面形状のチューブが、導波管とみなされる。主として、四角形及び円形の導波管が技術的に幅広く使用される。）としての砲口制退器の部品の使用を提案しているが、適用可能な導波モードのカットオフ周波数未満の周波数で使用されている。しかしながらエネルギー送信システムとしての使用は、言及されていない。
【００１８】
本発明の更なる改良において、エネルギー送信の使用のためのみならず、Ｖ０計測のためにも導波管の付加的使用が準備されている。砲口速度はそれ自体、発射前及び／又は発射後に計測又は決定され得るのが好適である。発射体前方における計測の場合、発射体の先端が導波管を通過するときに、磁場に影響を与えるという事実が考慮される。発射体後方の計測の場合、底部の本質的に平面の又は平面的な表面が活用されるため、それによって、計測が、発射体の先端の形状に関係なく実行される。この工程において、底部は電磁場に影響する。それぞれの場合において、この変化は、導波管の受信カプラーによって検知され、分析装置に供給される。こうした方法は、国際公開第２００９／１４１０５５号から公知である。オシレーターから信号を受信する部分としての送信カプラーと受信カプラーとの距離は可変であり、且つ、導波管のモード選択に応じて個々に選択することができるが、口径、内部寸法、及び導波管の周波数に依存する。
【００１９】
更に、エネルギー送信は、発射体のプログラミングと組み合わせることができ、それ自体、並願された特許出願の主題となっている。プログラム可能な砲弾のために、発射体へ、爆発時間及び／又は飛翔経路に関する情報を通信させなければならず、つまり、発射体にプログラムを組み込まなければならない。プログラミングのための周波数を備える信号も、ここで適用可能な導波モードのカットオフ周波数未満の周波数である。プログラミングを、砲口速度Ｖ０の大きさに無関係とするため、周波数もここで０Ｈｚより大きくするべきである。この結果、低速発射体のＶ０は、高速発射体と同様、プログラミングに影響を与えない。周波数を備えるキャリアは、発射体のために適用可能な情報で変調され、次いで、該変調信号は、導波管の送信カプラーに提供される。送信カプラーはここで、関連する導波管の電磁場を励起する。発射体が導波管を通過するとき、発射体は、発射体に配置された受信カプラーによって容量性カップリング及び／又は誘導性カップリングを用いた非接触な方法で信号を受信する。当然のことながら、エネルギー送信のための装置は、プログラミングのための装置の前に組み込まれ、その２つの配置は、プログラミングが成功して進行できるようにも選択される。
【００２０】
本発明は、図面による例示的実施形態を用いて詳細に説明される。図面は、略図を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】エネルギー送信システムを示す。
【図２】Ｖ０計測と組み合わされたエネルギー送信システムを示す。
【図３】エネルギー送信及び／又はＶ０計測のシーケンスを図示したプロセスチャートを示す。
【図４】発射体プログラミングの更なる改良形を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで、図１は、砲身２の端部２´と砲口制退器３（必要条件ではない）との間に組み込まれたエネルギー送信システム１を示す。エネルギー送信システム１は、少なくとも１つの導波管４（及び／又は導波管セグメント）と、オシレーター６によって周波数ｆ２を供給された少なくとも１つの送信カプラー５と、によって構成される。参照番号７は、エネルギー送信システム１を通過中、エネルギーが送信される発射体を示す。この設計において導波管４は、砲口制退器３の始端３´又は砲身２の終端の構成要素となり得る。この実施例において、導波管４は、砲身２と砲口制退器３との間に組み込まれた分離部である。
【００２３】
図２は、Ｖ０計測と組み合わされた図１のエネルギー送信システム１を示す。好適な実施形態において、同じ送信カプラー５が、Ｖ０計測のため使用されている。参照番号１０は、Ｖ０計測のために必要であり、且つ、電気的に分析装置１１に接続された導波管４内の受信カプラーを示す。付加的オシレーター１２は、Ｖ０計測のため周波数ｆ１で付加的信号を供給する。
【００２４】
操作モード又は操作方法を、概して図２の好適な実施形態を参照しつつここで説明したが、すなわち、これは、Ｖ０計測及びエネルギー送信の可能な組合せである。
【００２５】
周波数ｆ１を備える信号は、Ｖ０計測のために提供されており、周波数ｆ２を備える信号は、エネルギー送信のために提供されている。周波数ｆ１及び周波数ｆ２の両方とも関連する導波モードのカットオフ周波数未満の周波数であり、従って、カットオフ周波数未満の周波数となる。更に、ｆ１≠ｆ２又はｆ１＝ｆ２の場合であっても可能である。
【００２６】
計測及びエネルギー送信の両方で使用される周波数が既に最適なとき（同値 ｆ１＝ｆ２）、好適には、周波数ｆ１及び周波数ｆ２は、Ｖ０計測及びエネルギー送信の両方のために最適化されている。計測及びエネルギー送信が、Ｖ０の大きさとは無関係となるため、周波数は、０Ｈｚより大きくなるべきである。これには、低速発射体及び高速発射体のＶ０が、常に同等の精度で計測できるという効果があり、エネルギー送信に関しても同様である。
【００２７】
発射体７が導波管４を通過するとき、エネルギー送信の前及び／又はエネルギー送信の後に、公知の方法で砲口速度Ｖ０が計測され得る。エネルギー送信のため、発射体７は、周波数ｆ２の信号を受信し、発射体７の貯蔵装置９にエネルギー充電するセンサー８を有する。発射体７は、飛び出すときに必要な量のエネルギーを受けるので、貯蔵装置９は、導波管４から出た後にエネルギー充電される。
【００２８】
図３は、Ｖ０計測とも組み合わされたエネルギー送信のシーケンスの概観を示す。いずれのＶ０計測も行われない場合、エネルギー送信のパスのみが選択される。一方、同一の導波管を用いて行うために計測及びエネルギー送信の両方を行いたい場合、４つの様々な別の方法が可能であり、最初にＶ０計測、次いでエネルギー送信、又は、最初にエネルギー送信、次いでＶ０計測、又は、Ｖ０計測の前と後にそれぞれエネルギー送信、又は、Ｖ０計測及びエネルギー送信を並行する方法等である。構成要素／導波管の数が多ければ、エネルギー送信又はＶ０計測を備えるステップが、破裂弾又は発射体７が導波管４を飛び出し、次いで例えば砲口制退器を通過するまで複数回実行され得る。
【００２９】
図４は、プログラミング装置２０の拡張形を示す。この場合において、そのプログラミング装置は、Ｖ０計測及び／又はエネルギー送信のため既に存在する送信カプラー５を、プログラミングのために同様に使用することができる。好適には、付加的信号発生器１３は、プログラミングのためにキャリア信号ｆ３を生成する。破裂弾又は発射体のための情報は、次いでそのキャリア信号に変調１４され、送信カプラー５又は付加的送信カプラー１５を介して発射体７に搭載された受信カプラー１６に印加され、又は、送信される。導波管領域４において受信カプラー１８に電気的に接続された付加的受信ユニット１７は、プログラミングのためのテスト信号を提供するために機能する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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