(57)【要約】  本発明は、発射速度を測定するための自己給電型装置であって、ａ）熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電機（２）、ｂ）銃身（７）の温度を特定することができるシステム（３）、ｃ）前記測定値を処理及び記録するためのシステム（４）を含む自己給電型装置において、ｄ）温度を特定するためのシステム（３）と、測定値を処理及び記録するためのシステム（４）とは、熱電発電機（２）によって電力供給されることを特徴とする自己給電型装置に関する。
2020509330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の種類の武器銃身のための有効発射速度を測定するための自己給電型装置であって、
ａ）前記銃身（７）と周囲温度との間の温度の差からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電機（２）、
ｂ）前記銃身（７）の温度を特定するために適したシステム（３）、
ｃ）前記測定値を処理及び記録するためのシステム（４）
を含む自己給電型装置において、
ｄ）前記温度を特定するための前記システム（３）と、前記測定値を処理及び記録するための前記システム（４）とは、前記熱電発電機（２）によって電力を供給されることと、使用時、前記有効発射速度は、経時的な前記銃身の前記温度に基づいて特定されることとを特徴とする、自己給電型装置。
【請求項２】
前記熱電発電機は、周囲空気と前記銃身との間の温度の差によって電気を生成するゼーベックセル（９）である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ゼーベックセルの低温面側にラジエータ要素（１０）を含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記銃身の前記温度を計算する前記システムは、前記ゼーベックセル９によって生成される電圧を測定し、且つ前記電圧に基づいて前記温度を推定するシステムである、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記銃身（７）の前記温度を計算するために適した前記システムは、前記熱電発電機によって電力を供給される温度プローブを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記銃身の前記温度を計算するために適した前記システムは、光学プローブ又は抵抗プローブを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
断熱材（８）は、前記武器の銃身からの熱から前記銃身（７）及び前記装置の電子回路を保護するために前記銃身（７）と前記装置の前記電子回路との間に含まれる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記記録システムは、外部リーダシステムによって読み取られ得る内部メモリである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記リーダシステムは、ＲＦＩＤモジュール等の無線周波誘導によって電力を供給される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置を含む銃身。
【請求項１１】
銃身のための有効発射速度を測定するための方法であって、
ｉ．前記銃身からの熱からエネルギーを回収するステップ、
ｉｉ．前記熱エネルギーを電気エネルギーに変換するステップ、
ｉｉｉ．前記エネルギーを用いて、前記銃身の温度を計算するために適したシステムと、前記測定値を処理及び記録するためのシステムとに電力を供給するステップ、
ｉｖ．経時的に記録される前記銃身の前記温度を用いて前記有効発射速度を特定するステップ
を含む方法。
【請求項１２】
前記記録された測定値が外部リーダシステムによって読み取られる追加ステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記外部測定システムは、非接触リーダシステムである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記外部測定システムは、ＲＦＩＤリーダシステムである、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、武器の銃身から発射される弾丸の有効発射速度を測定するための自己給電型装置に関する。
【０００２】
本発明は、この装置を含む任意の種類の銃身にも関する。
【０００３】
本発明は、武器の有効発射速度を測定するための方法に更に関する。
【背景技術】
【０００４】
武器の消耗及びそのために実行されるべき保守は、特に有効発射速度に左右される。有効発射速度は、一定期間にわたってユーザによって発射される弾数である。結果として、有効発射速度は、武器がどの程度集中的に用いられているか、従って銃身の加熱を表す。この加熱は、それ自体が武器及び銃身に生じた摩耗を表す。
【０００５】
現在、有効発射速度は、武器のフレームに位置し、銃身に接続されていない装置によって測定される。しかし、銃身自体に位置する、有効発射速度を測定するための装置を有することが有利である。具体的には、例えば、機関銃の銃身は、交換可能であり、銃身に直接関連する有効発射速度を測定することが必要となる。発射された弾数及び武器のフレームからの関連する介在時間を測定することは、銃身ＩＤとの関連を通して以外、所定の銃身が既にどのように扱われてきたかを特定できない。かかる関連付けは、実行することが容易ではない。具体的には、銃身を交換するための手順及び環境条件は、多くの場合に困難であり、機関銃の銃身と本体との間に特殊な接続を施すことを面倒なものにする。更に、ユーザにとって、計数システムにおいて銃身を識別することは、特にストレスの多い状況で要求が高すぎる。
【０００６】
加えて、測定装置に電力を供給するためにエネルギー回収を用いることが極めて有利である。具体的には、電池が数十年の耐用年数を達成することができるにもかかわらず、それらの経年劣化を予測することは困難である。しかし、測定装置に電力を供給するために２つの連続する射撃間に十分なエネルギーを有することが必要であることを考えると、バッテリレス装置を用いて有効発射速度を測定することは、面倒である。２つの事象間の時間は、長く且つ予測不可能である。これは、特に（軍事用及び民間用の両方の）銃器製造に特有の実質的な環境上の制約を考慮すると簡単明瞭ではない。
【０００７】
エネルギー回収を用いて有効発射速度を測定するための装置は、既に存在するが、これらは、武器の本体に位置するショットカウンタによって電力を供給される。銃身は、武器の他の部分から取り外すことができるため、武器の本体に位置するショットカウンタが、確実且つ人間工学的に、無線又はその他の方法で、銃身に位置する、有効発射速度を測定するためのシステムと通信することを可能にすることは困難である。このため、この測定システムは、自己給電型でなければならない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、武器の銃身からの有効発射速度を測定するための自己給電型電子装置を提供することにある。
【０００９】
発射からエネルギーを回収することに関する様々な文献が存在するが、それらは、武器の有効発射速度を測定するための装置ではなく、射撃計数装置に関するものであり、武器のフレーム内に位置する。（特許文献１）は、その摩耗状態を特定することを目的とする、武器のための射撃計数装置を提示している。この装置は、発射された弾丸の数及び種類を検出するために電子回路及びモーションセンサを用いる。電気回路は、エネルギー回収によって電力を供給され得る。
【００１０】
射撃計数のために用いられるエネルギー回収装置は、一般に、有効発射速度を測定するために適していない。
【００１１】
（特許文献２）は、銃器のショットカウンタに電力を供給するために、弾丸を発射することからの機械的エネルギーを電流に変換する発電機を開示している。発射からの（機械的、振動的等の）運動又は他の（熱的、音響的等の）現象は、電気信号に変換され、その後、武器のフレーム内に位置するショットカウンタに送られる。
【００１２】
（特許文献３）は、電子メモリを含む構造体に機械的エネルギーを伝えるセンサを用いて事象を記録するための電子システムを開示している。事象を検出し、事象を電子メモリに記録するためのエネルギーの全ては、機械的エネルギーから得られる。この文献は、圧電変換器とメモリとを含む装置も説明している。圧電変換器からの信号（特定の閾値を超える）は、メモリが状態を変更することを可能にする。メモリの状態を変更するためのエネルギーの全ては、この信号から得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１４２４４４Ａ１号パンフレット
【特許文献２】欧州特許第２５７３４９８号明細書
【特許文献３】米国特許第８，２９０，７４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、受動電気ネットワークを用いて武器の有効発射速度を測定することができる装置を製作することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の装置により、電池又はバッテリ等の外部電源を必要とせず、銃身から発射された弾丸の有効発射率を計算することが可能である。
【００１６】
本発明によるかかる装置は、武器の銃身を継続的且つ具体的に監視することを可能にし、改善された保守を通してその安全性を保証する。具体的には、この装置は、武器の有効発射速度を計算することによって銃身の加熱を測定し、従ってその摩耗状態を評価することを可能にする。
【００１７】
本発明は、任意の種類の武器、特に小火器、銃身のための有効発射速度を測定するための自己給電型装置であって、
−  前記銃身と周囲温度との間の温度の差からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電機、
−  銃身の温度を計算及び／又は測定するために適したシステム、
−  前記測定値を処理及び記録するためのシステム
を含み、測定値取得システムと、測定値を処理及び記録するためのシステムとは、熱電発電機によって電力を供給され、及び有効発射速度は、経時的に銃身の温度を測定又は評価することに基づいて特定される、自己給電型装置に関する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、以下の特徴の少なくとも１つ又は適切な組み合わせを含む：
−  熱電発電機は、周囲空気と銃身との間の温度の差によって発電するゼーベックセルであり、
−  銃身の温度を計算するシステムは、より詳細には、ゼーベックセルによって生成される電圧を測定し、且つこの電圧に基づいて温度を推定するシステムであり、
−  銃身の温度を計算するために適したシステムは、熱電発電機によって電力を供給される温度プローブであり、
−  銃身の温度を計算するために適したシステムは、より詳細には、光学温度プローブ又は抵抗プローブであり、
−  断熱材は、武器の銃身からの熱から装置を保護するために含まれ、
−  記録システムは、外部リーダシステムによって読み取られ得る内部メモリであり、
−  装置は、電力供給を管理するためのシステムを含み、
−  装置は、ゼーベックセルの低温面側にラジエータ要素を含み、
−  リーダシステムは、誘導によって電力を供給され、
−  リーダシステムは、無線周波数によって電力を供給される。
【００１９】
本発明は、上で説明したような測定装置を含む武器銃身にも関する。
【００２０】
本発明は、その銃身において、上で説明したような測定装置を含む武器にも関する。
【００２１】
本発明は、任意の種類の銃身のための有効発射速度を測定するための方法であって、
−  銃身からの熱からエネルギーを回収するステップ、
−  前記熱エネルギーを電気エネルギーに変換するステップ、
−  前記電気エネルギーを用いて、銃身の温度を計算するために適したシステムと、測定値を処理及び記録するためのシステムとに電力を供給するステップ、
−  経時的に記録される銃身の温度を用いて有効発射速度を特定するステップ
を含む方法に更に関する。
【００２２】
本発明の好ましい一実施形態によれば、測定方法は、記録された測定値がリーダシステムによって読み取られる追加ステップを含む。
【００２３】
有利には、本発明の方法は、生成された電気エネルギーからシステムへの電力の供給を管理するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】装置に含まれる構成要素の図を示す。
【図２】銃身上の装置の一実施形態の断面図を示す。
【図３】銃身上の装置の一実施形態の縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明による装置は、武器の銃身からの有効発射速度を測定する。この装置は、任意の種類の自動、半自動又は手動装填式の小火器（ライフル、拳銃、機関銃、短機関銃等）のための任意の種類の銃身に適合させることができる。
【００２６】
有効発射速度を測定することによって銃身の経年変化を推定するために銃身の温度履歴が分析される。本発明の装置は、エネルギー源として銃身の加熱を用いる熱電発電機によって自己給電され、それによって電池の使用に関する欠点を回避する。
【００２７】
装置１は、図１に示すように、発射から熱を回収して電気を発生させ、エネルギーを消費する、装置１に含まれる他の構成部品の全てに電力を供給することができる熱電発電機２を含む。
【００２８】
加えて、装置１は、銃身７の温度を計算／測定するためのシステム３を含み、このシステムは、熱電発電機２によって電力を供給される。銃身７の加熱及びこの加熱に関連する時間は、極めて少ないエネルギーを消費する電子回路を用いてこのシステム３によって測定される。測定値は、本発明の装置１に含まれる、データを処理及び記録するためにシステム５内に不揮発的に格納される。
【００２９】
加えて、有効発射速度を測定するための装置は、電力供給を管理するためのモジュール４を含み得る。
【００３０】
当然のことながら、有効発射速度は、銃身の温度がシステムに電力を供給するのに十分高い場合にのみ測定される。具体的には、低い有効発射速度について、周囲温度を超える閾値を銃身が超えない場合、銃身の保守のためにこれらの射撃を考慮に入れることは不可能である。
【００３１】
有効発射速度の計算又は推定は、温度を経時的に記録することに起因する。データがシステム５によって処理及び記録されると、ユーザは、任意の時点でメモリの内容を読み直すことができる。このリーダシステムは、リーダインターフェース６を介して、モジュール５が動作するのに必要なエネルギーを取り込まなければならない。これは、例えば、誘導によって電力を供給されるシステムを用いることにより、（ＬＦ、ＨＦ若しくはＵＨＦ）ＲＦＩＤ技術を用いることにより、又はより従来式の無線通信手段と結合される無線電源を用いることにより行われ得る。
【００３２】
曲線解析プロセスは、搭載システムにおいて実行されるか、又は測定システム外部のユニットに外部委託され得る。
【００３３】
本発明の特定の一用途において、熱電発電機２は、図２に示すように、ゼーベックセル９である。このセルは、先行技術から周知であり、その２つの接合部間の温度の差を用いて、回路に電流を供給することを可能にする電位差を生じさせることができる。セル９のための熱源は、武器の銃身７である一方、低熱源は、周囲空気である。周囲空気とセル９の低温面との間の温度の差を改善するためにラジエータ要素１０を装置に追加することが必要である。
【００３４】
このラジエータは、この面と外気との間の温度の差を制限するようにセルの低温面の付近に位置する。具体的には、熱電セルの低温面と大気との間に熱交換がなければならず、そうでなければ全体の効率が急速に低下する。ラジエータ１０の物理的形状は、軍用及び民間用銃器製品に特有のかなり厳しい条件下で熱抵抗を減少させるという点での要件並びに機械的強度の点での要件を満たす。
【００３５】
銃身が到達する可能性のある高温を考慮して、絶縁隔壁８がゼーベックセル９を保護するために設けられる。加えて、断熱材も、装置１及び同様にこの装置の構成部品の全て（銃身の温度を計算するのに適したシステム３、熱電発電機２、データを処理及び記録するためのシステム５、電力供給を管理するためのモジュール４並びにリーダインターフェース６）を銃身からの熱から保護するために含まれる。具体的には、銃身の温度は、６００℃に達する可能性があり、これは、装置の構成要素が、操作中にそれらが破壊されることを回避するために銃身との直接接触から保護されなければならないことを意味する。
【００３６】
この絶縁隔壁は、電子回路及び熱電セルが物理的に損傷を受けることを防ぐために十分でなければならないが、それが熱電発電機の性能に悪影響を及ぼすほど効果的ではない。
【００３７】
本発明の特定の一実施形態によれば、銃身の温度を計算するのに適したシステムは、ゼーベックセルによって生成される電圧を直接測定する装置である。この構成において、温度は、熱電モジュールによって直接出力されるこの電圧信号に基づいて計算される。
【００３８】
本発明の特定の一用途において、図２に示すように、銃身の温度を計算するためのシステムは、それとの接触により銃身の温度を読み取る温度プローブ１２である。プローブは、（例えば、熱電対によって）６００℃のオーダーの温度に耐えることができる。
【００３９】
本発明の他の特定の用途によれば、銃身の温度は、適切な保護を備える光学温度プローブを用いて測定される。
【００４０】
電力供給を管理するためのシステムは、例えば、銃身が液体内に浸漬され、それによって冷却が加速される場合などの電圧反転からの保護も備え得る。
【００４１】
構成要素２及び４から形成されるシステムは、武器の銃身においてエネルギーを必要とする他の用途に用いられ得る。
【符号の説明】
【００４２】
１  装置
２  熱電発電機
３  温度を測定するためのシステム
６  リーダインターフェース
７  銃身
８  断熱材
９  ゼーベックセル
１０  ラジエータ
１２  温度プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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