DE102016005911A1 - Measuring projectile and method for measuring a condition of a gun by means of a measuring projectile - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messprojektil (1, 2) mit mindestens einem Sensor (4), mit einem Speicher (5), mit einer Sendeantenne (14) und ein Verfahren zur Messung eines Zustandes eines Geschützes (21) mittels des Messprojektils (1, 2), wobei das Messprojektil (1, 2) mittels des Geschützes (21) abgefeuert wird, wobei mittels mindestens eines Sensors (14) des Messprojektils (1, 2) Sensordaten während des Ladens und/oder des Abfeuerns des Messprojektils (1, 2) erfasst werden, wobei die gemessenen Sensordaten mittels einer Sendeantenne (14) des Messprojektils (1, 2) an eine Empfangsantenne (25) gesendet werden. Das Messprojektil (1, 2) und das Verfahren sind insbesondere auch während eines Gefechtes einsetzbar dadurch, dass die Sensordaten außerhalb des Geschützrohres während des Fluges des Messprojektils (1, 2) gesendet werden und von mindestens einer außerhalb des Geschützrohres angeordneten Empfangsantenne (25) empfangen werden. Ein Sendebeginn erfolgt in Abhängigkeit von den gemessenen Sensordaten.The invention relates to a measuring projectile (1, 2) having at least one sensor (4), a memory (5), a transmitting antenna (14) and a method for measuring a condition of a gun (21) by means of the measuring projectile (1, 2 ), wherein the measuring projectile (1, 2) is fired by means of the gun (21), wherein by means of at least one sensor (14) of the measuring projectile (1, 2) sensor data during charging and / or firing of the measuring projectile (1, 2) are detected, wherein the measured sensor data by means of a transmitting antenna (14) of the measuring projectile (1, 2) are sent to a receiving antenna (25). The measuring projectile (1, 2) and the method can also be used during a skirmish in that the sensor data are transmitted outside the gun barrel during the flight of the measuring projectile (1, 2) and received by at least one receiving antenna (25) arranged outside the gun barrel become. A transmission start takes place in dependence on the measured sensor data.
Description
Die Erfindung betrifft ein Messprojektil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Zustands eines Geschützes mittels eines Messprojektils, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 8.The invention relates to a measuring projectile with the features of the preamble of
Mittels des Messprojektils und des Verfahrens sind alle wichtigen physikalischen und/oder chemischen Parameter erfassbar, welche auf das Projektil insbesondere vom Ladevorgang bis zum Verlassen des Geschützrohres wirken. Das vorgeschlagene Verfahren, nämlich die entsprechende Messmethode, kann nicht nur bei der Munitionsentwicklung eingesetzt werden, sondern kann auch während eines laufenden Gefechts über den jeweils aktuell vorliegenden Geschützzustand Auskunft geben.By means of the measuring projectile and the method, all important physical and / or chemical parameters can be detected, which act on the projectile, in particular, from the loading process until it leaves the gun barrel. The proposed method, namely the corresponding measurement method, can not only be used in the development of ammunition, but can also provide information about the currently present state of the gun during an ongoing battle.
Für die Entwicklung neuer Munitionsarten ist es wichtig, die Belastung möglichst präzise zu kennen, welche das Geschütz auf die Munition ausübt. Besonders bei komplexen Munitionsarten, die nicht nur eine Sprengladung und einen einfachen Aufschlagzünder enthalten, sondern beispielsweise mit einer umfassenden Elektronik und/oder Sensorik oder einer speziellen Energieversorgungseinrichtung ausgestattet sind, ist es wichtig, die Belastung auf die Munition präzise zu kennen, um darauf aufbauend nachfolgend die physikalischen und/oder chemischen Belastungen auf die Munition zu spezifizieren. Nur dann ist ein Munitionsentwickler in der Lage, den hohen Belastungen Rechnung zu tragen, welche auf die Munition im Geschütz während des Ladens und des Abfeuerns wirken. Die Munition kann dann so ausgelegt werden, dass sie diesen Belastungen sicher Stand hält.For the development of new types of ammunition, it is important to know as precisely as possible the impact that the gun has on the ammunition. Especially with complex types of ammunition, which contain not only an explosive charge and a simple impact fuse, but are equipped for example with a comprehensive electronics and / or sensors or a special power supply device, it is important to know the load on the ammunition precisely, building on the following specify the physical and / or chemical loads on the ammunition. Only then will an ammunition developer be able to cope with the high loads that will be placed on the ammunition in the gun during loading and firing. The ammunition can then be designed to withstand these loads safely.
Die für die Munitionsentwicklung relevanten Größen, d. h. die relevanten Sensordaten wie zum Beispiel mechanische, thermodynamische, elektromagnetische wie auch innenballistische Messgrößen, können nicht auf einfache Weise während des Ladens und Abfeuerns gemessen werden. Diese Messgrößen wirken innerhalb des Geschützes auf die Munition, d. h. auf die Projektile. Es ist im Betrieb des Geschützes nicht ohne weiteres möglich, eine Vielzahl der entsprechenden Sensoren zum Beispiel Drucksensoren, Temperatursensoren oder Beschleunigungssensoren in das Geschütz einzubauen, da diese Sensoren die Integrität und die mechanische Struktur des Geschützes stark negativ beeinflussen könnten. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die die vorgenannten Messgrößen unter möglichst unverfälschten und betriebsnahen Bedingungen messen sollen.The relevant quantities for ammunition development, d. H. the relevant sensor data, such as mechanical, thermodynamic, electromagnetic and internal ballistic measures, can not be easily measured during charging and firing. These measurements act on the ammunition within the gun, d. H. on the projectiles. It is not readily possible in the operation of the gun to incorporate a variety of the corresponding sensors, for example, pressure sensors, temperature sensors or acceleration sensors in the gun, as these sensors could strongly adversely affect the integrity and mechanical structure of the gun. Various methods and devices are known from the state of the art, which are intended to measure the abovementioned measured variables under as pure as possible and operating conditions.
Aus der
Aus der
Aus der US H 2265 H ist ein Messprojektil mit einem Beschleunigungsmesser und mit einer Datenrekordereinrichtung bekannt, wobei die Datenrekordereinrichtung und der Beschleunigungsmesser derart robust ausgeführt sind, so dass die Verzögerung beim Einschlag des Messprojektils in ein Testziel registriert und aufgezeichnet werden können.From US H 2265 H a measuring projectile with an accelerometer and a data recorder device is known, wherein the data recorder device and the accelerometer are designed so robust, so that the delay in the impact of the measurement projectile can be registered and recorded in a test target.
Aus der
Aus der gattungsbildenden
Diese im Stand der Technik bekannten Messprojektile und Verfahren sind aufwändig und im Wesentlichen nur für den Entwicklungs- bzw. Testbetrieb praktikabel. Es ist nicht möglich, Informationen über den Geschützzustand im laufenden Gefecht zu ermitteln bzw. zu übertragen, da die im Gefecht eingesetzten Geschütze in der Regel keine zusätzliche Empfangseinheit im Bereich der Geschützrohrmündung aufweisen. Die bekannten Verfahren setzen voraus, dass im Bereich der Mündung des Geschützrohres eine entsprechende Empfangseinheit angebracht ist.These measurement projectiles and methods known in the prior art are laborious and essentially practicable only for development or test operation. It is not possible to determine or transmit information about the state of the gun in the current battle, since the guns used in combat usually have no additional receiving unit in the gun barrel mouth. The known methods assume that a corresponding receiving unit is mounted in the region of the mouth of the gun barrel.
Bei einem weiteren Messverfahren wird versucht, das Messprojektil möglichst sanft abzubremsen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass mit dem Geschütz in Schnee geschossen wird. Das Messprojektil wird danach geborgen und die Daten aus dem Messprojektil ausgelesen. Diese Methode hat den Nachteil, dass einerseits das sanfte Abbremsen nicht immer möglich ist, da zum Beispiel die Schneedecke zu dünn ist und das Messprojektil gegebenenfalls auf Fels trifft und andererseits eine Bergung sehr arbeitsintensiv ist. Zudem ist es nicht sicher, ob das Messprojektil überhaupt noch auffindbar ist.In another measuring method, an attempt is made to brake the measuring projectile as gently as possible. This can be done, for example, by firing with the gun in snow. The measurement projectile is then retrieved and the data is read out of the measurement projectile. This method has the disadvantage that on the one hand the gentle braking is not always possible because, for example, the snow cover is too thin and the Messprojektil optionally hits rock and on the other hand, a salvage is very labor intensive. In addition, it is not certain that the measurement projectile can still be found.
Es ist bekannt, dass Messprojektile mit einem Draht verbunden worden sind, um Daten an eine Messstelle zu übertragen. Der Draht reißt, wenn das Messprojektil das Geschützrohr verlassen hat und eine gewisse Distanz zurückgelegt worden ist. Auch hier ist ein Serienfeuerbetrieb nicht möglich. Außerdem ist dieses Messverfahren störanfällig, da der Draht ebenfalls beschleunigt wird und den harten Bedingungen im Rohr ausgesetzt ist.It is known that measuring projectiles have been connected to a wire in order to transmit data to a measuring point. The wire breaks when the measuring projectile has left the gun barrel and a certain distance has been covered. Again, a serial fire operation is not possible. In addition, this measurement method is susceptible to interference, since the wire is also accelerated and exposed to the harsh conditions in the pipe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Messprojektil und das eingangs genannte Verfahren in der Art auszugestalten und weiterzubilden, so dass das Messprojektil und das Verfahren insbesondere auch während eines Gefechtes einsetzbar sind.The invention is based on the object of designing and further developing the measurement projectile mentioned at the outset and the method mentioned at the outset, so that the measurement projectile and the method can also be used during a skirmish.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun durch ein Verfahren und ein Messprojektil mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst.This object of the invention is now achieved by a method and a Meßprojektil with the features of the
Nach dem Abfeuern, während des Flugs des Messprojektils außerhalb des Geschützrohres sind die Sensordaten an mindestens eine Empfangsantenne sendbar. Dies hat den Vorteil, dass das Senden der Daten beispielsweise erst dann erfolgt, wenn das Messprojektil das Geschützrohr verlassen hat. Hierdurch ist es nicht nötig, im Bereich der Geschützrohrmündung eine entsprechende Empfängereinheit zu montieren. Das Messprojektil sendet die aufgezeichneten Daten an eine Auswerteeinheit insbesondere in Form einer Bodenstation zurück. Dabei wird das Projektil unter realen Bedingungen abgeschossen. Es ist nicht nötig, ein spezielles Geschütz zu verwenden, sondern das Messprojektil kann genauso wie andere ohne Sensoren ausgerüstete Projektile eingesetzt werden. D. h. das Messprojektil und das Verfahren eignen sich zur Bestimmung des Zustands von im Wesentlichen beliebigen Geschützen mit dem zum Messprojektil passenden Kaliber.After firing, during the flight of the measuring projectile outside the gun barrel, the sensor data can be sent to at least one receiving antenna. This has the advantage that the transmission of the data takes place, for example, only when the measuring projectile has left the gun barrel. As a result, it is not necessary to mount a corresponding receiver unit in the area of the gun barrel mouth. The measurement projectile sends back the recorded data to an evaluation unit, in particular in the form of a ground station. The projectile is shot down under real conditions. It is not necessary to use a special gun, but the measuring projectile can be used just like other projectiles without sensors. Ie. The measuring projectile and the method are suitable for determining the condition of essentially any guns with the caliber suitable for the measuring projectile.
Um sicherzustellen, dass das Messprojektil das Geschützrohr beim Senden verlassen hat und nicht unnötig Energie bei einem verfrühten Senden verschwendet wird, erfolgt der Sendebeginn der aufgezeichneten Sensordaten in Abhängigkeit von den ermittelten Sensordaten.In order to ensure that the measuring projectile has left the gun barrel during transmission and that no unnecessary energy is wasted in a premature transmission, the transmission of the recorded sensor data is commenced in dependence on the sensor data determined.
Das Erreichen der Maximalgeschwindigkeit kann als Kriterium für den Sendebeginn mittels einer entsprechenden Steuerung des Messprojektils ausgewertet werden. Anhand der Sensordaten wird der Zeitpunkt ermittelt, wenn die Geschwindigkeit oberhalb einer Mindestgeschwindigkeit liegt und die Beschleunigung einen Nulldurchgang erfährt. Hiernach beginnt das Senden der Sensordaten mit den zugehörigen Zeitwerten, wann die Sensordaten erfasst worden sind.The achievement of the maximum speed can be evaluated as a criterion for the start of transmission by means of a corresponding control of the measurement projectile. Based on the sensor data, the time is determined when the speed is above a minimum speed and the acceleration undergoes a zero crossing. Thereafter, sending the sensor data with the associated time values begins when the sensor data has been detected.
Alternativ kann der Drall gemessen und zur Bestimmung des Sendebeginns ausgewertet werden. Wenn der Drall einen Drallschwellwert überschritten hat, beginnt das Senden der Sensordaten.Alternatively, the twist can be measured and evaluated to determine the start of transmission. If the spin has exceeded a swirl threshold, the sensor data will begin to transmit.
Mit dem Messprojektil und dem Verfahren, d. h. der Messmethode sind alle wichtigen physikalischen oder chemischen Parameter bestimmbar, welche auf das Projektil vom Ladevorgang bis zum Verlassen des Geschützrohres wirken. Das Messverfahren umfasst die eigentliche Messung der interessierenden Sensordaten, das Abspeichern der Sensordaten und die Übermittlung der Sensordaten an eine Empfangsantenne, mit dem Ziel die gemessenen Messgrößen für den Nutzer in eine verwertbare Form zu bringen.With the measuring projectile and the method, d. H. The measurement method determines all important physical or chemical parameters that affect the projectile from charging to leaving the gun barrel. The measuring method comprises the actual measurement of the sensor data of interest, the storage of the sensor data and the transmission of the sensor data to a receiving antenna, with the aim of bringing the measured parameters for the user into a usable form.
Dabei wird das Messprojektil unter realen Bedingungen abgeschossen. Dies kann im Einzelschussbetrieb oder im Serienfeuerbetrieb geschehen. Es ist nicht notwendig, das abgeschossene Messprojektil zu bergen, um die gespeicherten Sensordaten nachträglich auszulesen. Es kann davon ausgegangen werden, dass das Messprojektil nicht mehr auffindbar ist und nach dem Auftreffen auf ein Hindernis zerstört wurde. Wird das Messverfahren im Gefecht eingesetzt, so kann unter Umständen das Messprojektil nicht mehr sichergestellt werden, da das Messprojektil im feindlichen Gebiet zur Landung gelangt ist. Das vorgeschlagene Messverfahren ist nicht nur während der Munitionsentwicklung einzusetzen, sondern kann während des Gefechts über den Geschützzustand Auskunft geben. So hat die Geschützmannschaft die Möglichkeit, Anomalien, welche auf einen baldigen Defekt des Geschützes hinweisen, frühzeitig zu erkennen und zeitnah darauf zu reagieren.The measuring projectile is shot down under real conditions. This can be done in single shot mode or in serial fire mode. It is not necessary to retrieve the shot projectile in order to retrieve the stored sensor data later. It can be assumed that the measurement projectile can no longer be found and was destroyed after hitting an obstacle. If the measurement method is used in combat, it may not be possible to ensure the measurement projectile because the measurement projectile has landed in the hostile area. The proposed measuring method is not only during the development of ammunition but can provide information about the artillery state during the battle. Thus, the gun crew has the ability to early detect anomalies that indicate an early defect of the gun, and to respond promptly.
Das Messprojektil hat vorzugsweise dieselben ballistischen Eigenschaften wie die anderen Projektile ohne Sensorik, die normalerweise mit dem Geschütz verschossen werden. Unter ballistischen Eigenschaften wird hier insbesondere die Größe, die Form und das Gewicht verstanden. Ferner weist das Messprojektil vorzugsweise das gleiche Trägheitsmoment und/oder eine gleiche Massenverteilung wie Projektile ohne Sensoren auf. Auch die anderen zu verschießenden Projektile weisen nicht alle präzise dieselben ballistischen Eigenschaften auf, sondern die aufgezählten ballistischen Eigenschaften unterliegen dabei einer fertigungstoleranzbedingten Streuung. Die Forderung, dass das Messprojektil dieselben ballistischen Eigenschaften aufweist, ist daher dahingehend zu verstehen, dass die ballistischen Eigenschaften innerhalb dieser Streuung liegen und vorzugsweise weniger als drei Sigma, insbesondere weniger als zwei Sigma, vorzugsweise weniger als ein Sigma von dem entsprechenden Mittelwert der Verteilung abweichen.The measurement projectile preferably has the same ballistic properties as the other non-sensory projectiles normally fired with the gun. Ballistic properties are understood here in particular to be the size, the shape and the weight. Furthermore, the measuring projectile preferably has the same moment of inertia and / or an equal mass distribution as projectiles without sensors. The other projectiles to be fired do not all have precisely the same ballistic properties, but the enumerated ballistic properties are subject to a production-tolerance-related scattering. The requirement that the measurement projectile have the same ballistic properties is therefore to be understood to mean that the ballistic properties are within this scattering and preferably deviate less than three sigma, in particular less than two sigma, preferably less than one sigma from the corresponding mean value of the distribution ,
Das Messprojektil sendet während des Flugs die gemessenen physikalischen/chemischen Größen an mindestens eine Bodenstation mit je einer Empfangsantenne, welche das Signal empfängt. Das Messprojektil verfügt zum Senden über eine Antennenanordnung, die vorzugsweise möglichst einfach herstellbar und kostengünstig ausgestaltet ist. Die Antennenanordnung nutzt vorzugsweise eine leitende Hülle des Messprojektils als Sendeantenne. Die Hülle des Messprojektils wird vorzugsweise als Dipolantenne genutzt. Die Dipolantenne besteht aus einer vorderen Dipolhälfte und einer hinteren Dipolhälfte, die von einem Speisespalt beabstandet sind. Die vordere und hintere Dipolhälfte sind insbesondere durch ein vorderes Hüllenteil und durch ein hinteres Hüllenteil gebildet.During the flight, the measurement projectile transmits the measured physical / chemical quantities to at least one ground station, each with one receiving antenna which receives the signal. The measuring projectile has an antenna arrangement for transmission, which is preferably designed to be as simple to manufacture and cost-effective. The antenna arrangement preferably uses a conductive shell of the measurement projectile as the transmitting antenna. The envelope of the measuring projectile is preferably used as a dipole antenna. The dipole antenna consists of a front dipole half and a rear dipole half, which are spaced from a feed gap. The front and rear dipole halves are in particular formed by a front shell part and by a rear shell part.
Alternativ ist es denkbar, dass das Messprojektil mindestens eine Öffnung in der Hülle aufweist. Die leitende Hülle wird dabei als Schlitzantenne genutzt. Die Öffnung kann dabei insbesondere die Form eines Schlitzes mit einer Länge L und einer Breite B aufweisen, wobei die Länge L größer als die Breite B ist. Alternative Ausgestaltungen können die Form eines Kreises, eines Quadrats oder dergleichen aufweisen. Die Herstellung eines Schlitzes durch Sägen oder Fräsen ist einfach und kostengünstig. Vorzugsweise befinden sich in der Hülle mehrere, insbesondere umfänglich beabstandete Schlitze, die sich vorzugsweise im Wesentlichen in Längsrichtung des Messprojektils erstrecken.Alternatively, it is conceivable that the measuring projectile has at least one opening in the envelope. The conductive shell is used as a slot antenna. The opening may in particular have the shape of a slot with a length L and a width B, wherein the length L is greater than the width B. Alternative embodiments may be in the form of a circle, a square or the like. Making a slot by sawing or milling is easy and inexpensive. Preferably, there are a plurality of slots, in particular circumferentially spaced slots, which preferably extend substantially in the longitudinal direction of the measuring projectile.
Das Messprojektil weist eine eigene Energieversorgung auf, welche genügend Energie für den Betrieb des Messprojektils zur Verfügung stellen kann. Die Energieversorgung kann als Batterie ausgebildet sein. Die Energieversorgung wird zu Beginn des Verfahrens aktiviert.The measurement projectile has its own energy supply, which can provide enough energy for the operation of the measurement projectile. The power supply can be designed as a battery. The power supply is activated at the beginning of the process.
Wenn nun das Messprojektil eingesetzt werden soll, wird als erstes die Energieversorgung jedes Messprojektils aktiviert. Das Messprojektil beginnt zu arbeiten und die ersten Messungen der Sensoren werden in einem Speicher abgespeichert. Danach oder vorher wird das Geschütz mit der Salve geladen, wobei die Salve das Messprojektil oder mehrere Messprojektile beinhaltet. In einer Gefechtssituation wird das Geschütz zuerst geladen und dann die Energieversorgung aktiviert. Die Energieversorgung wird erst dann aktiviert, wenn das Geschütz zu schießen beginnt. Es erfolgt das Auslösen der Salve. Die Sensoren messen in einem Zeitraster, welches durch einen Taktgeber innerhalb des Messprojektils zur Verfügung gestellt wird, die gewünschten physikalischen/chemischen Sensordaten und geben diese an einen Speicher zum Speichern weiter. Der Speicher speichert einerseits die gemessenen physikalischen/chemischen Sensordaten und andererseits die dazugehörigen Zeiten. Während dieser Zeit durchläuft das Messprojektil die Munitionszuführung und wird abgefeuert.If now the measurement projectile is to be used, the energy supply of each measurement projectile is activated first. The measurement projectile begins to work and the first measurements of the sensors are stored in a memory. After that or before, the gun is loaded with the salvo, the salvo containing the measurement projectile or several measurement projectiles. In a combat situation, the gun is charged first and then the power supply is activated. The power supply is activated only when the gun begins to fire. There is the triggering of the salvo. The sensors measure the desired physical / chemical sensor data in a time grid, which is provided by a clock within the measurement projectile, and pass this on to a memory for storage. The memory stores on the one hand the measured physical / chemical sensor data and on the other hand the associated times. During this time, the measurement projectile passes through the ammunition feeder and is fired.
Der Drall kann zur Bestimmung des Sendebeginns gemessen und ausgewertet werden. Am Ende des Geschützrohres erfährt das Messprojektil einen Drall, der in einem vordefinierten Drallbereich liegt und durch die Munitionsart und die Art des Geschützrohres vorgegeben ist. Dieser vordefinierte Drallbereich wird als Schwellbereich in einer Steuerelektronik des Messprojektils abgespeichert. Die Steuerelektronik misst den aktuellen Drall. Wenn der gemessene Drall innerhalb des Schwellbereiches liegt oder diesen überschreitet, wird der Speicher für weitere Messungen gesperrt. Liegt der aktuelle Drall unterhalb des Drallbereichs, wird der Messvorgang nicht gestoppt. Falls der vorgegebene Drallbereich unterschritten wird, hat dies zur Folge, dass in den folgenden Schritten kein Signal gesendet wird.The twist can be measured and evaluated to determine the start of transmission. At the end of the gun barrel, the measuring projectile experiences a twist, which lies in a predefined swirl area and is predetermined by the type of ammunition and the type of gun barrel. This predefined swirl area is stored as a threshold area in control electronics of the measurement projectile. The control electronics measures the current twist. If the measured spin is within or above the threshold range, the memory is blocked for further measurements. If the current swirl is below the swirl range, the measuring process will not be stopped. If the specified swirl range is undershot, this means that no signal is sent in the following steps.
Durch die Verifikation mittels eines zweiten oder dritten Schusses mit jeweils einem Messprojektil kann festgestellt werden, ob das erste Messprojektil defekt war. Wenn alle Messprojektile keine Signale aussenden, muss angenommen werden, dass das Geschützrohr ausgeschossen ist und sofort ersetzt werden muss.Through the verification by means of a second or third shot, each with a measuring projectile can be determined whether the first measuring projectile was defective. If all measuring projectiles do not emit signals, it must be assumed that the gun barrel is shot out and must be replaced immediately.
Nach der Sperrung des Speichers durch die Steuerelektronik wird der gesamte Inhalt des Speichers einem Kanalcodierer zugeführt. Der Inhalt wird kanalcodiert und komprimiert.After the blocking of the memory by the control electronics, the entire contents of the memory is fed to a channel coder. The content is channel coded and compressed.
Nun werden die codierten und komprimierten Daten zu einem Modulator geführt und darin gemäß einem Modulationsschema moduliert. Digitale Modulationsarten eignen sich dazu sehr gut. Alternativ können analoge Modulationsarten verwendet werden. Now, the coded and compressed data are fed to a modulator and modulated therein according to a modulation scheme. Digital modulation types are very well suited for this. Alternatively, analog modulation types can be used.
In einem Frontend werden die modulierten Daten in ein Übertragungsband gemischt, verstärkt und einer Sendeantenne zugeführt. Die Daten werden nun periodisch an die Empfangsantenne der Bodenstation gesendet und dort empfangen. Während der Flugzeit des Messprojektils werden die Daten repetitiv gesendet, bis das Messprojektil auf ein Hindernis trifft und keine Energie mehr vorhanden ist, die den Betrieb aufrecht erhält.In a front end, the modulated data is mixed into a transmission band, amplified and fed to a transmitting antenna. The data is now sent periodically to the receiving antenna of the ground station and received there. During the flight time of the measurement projectile, the data is sent repetitively until the measurement projectile encounters an obstacle and there is no energy available to continue operation.
Um den Zustand des Geschütztes in Erfahrung zu bringen, werden in regelmäßigen zeitlichen Abständen Messprojektile abgeschossen. Dabei wird der Geschützzustand gemäß der vorgeschlagenen Verfahren in Form von ausgewählten physikalischen/chemischen Sensordaten, welche durch das Messprojektil im Inneren des Geschützes gemessen werden, der Empfangsantennen übermittelt. Die so empfangenen Sensordaten werden ausgewertet und zeigen, in welchem Zustand das Geschütz ist.In order to know the condition of the protected objects, projectiles are shot down at regular intervals. In this case, the gun state according to the proposed method in the form of selected physical / chemical sensor data, which are measured by the Messprojektil inside the gun, the receiving antennas transmitted. The sensor data received in this way are evaluated and show the condition of the gun.
Die Sensoren können insbesondere Beschleunigungen messen. Wenn das Geschützrohr ausgeschossen ist, zeigt die Beschleunigung des Messprojektils andere Werte, als wenn ein neues Geschützrohr verwendet wird. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass während des Gefechts und während des Einsatzes der Zustand des Geschützes ohne großen Aufwand festgestellt werden kann. Das Verfahren kann auch im Serienfeuerbetrieb angewendet werden.The sensors can in particular measure accelerations. When the cannon barrel is shot out, the acceleration of the measuring projectile shows different values than when a new cannon barrel is used. The advantage of this method is that during the battle and during the operation of the state of the gun can be determined easily. The method can also be used in serial fire mode.
Werden mehrere Bodenstationen eingesetzt und sind die jeweiligen Empfangsantennen als Peilantennen ausgebildet, so können weitere Vorteile gegenüber einem Einsatz einer einzelnen Empfangsantenne genannt werden. Übertragungsfehler bei der Datenübermittlung können reduziert werden, da mehrere Empfangsstationen dieselben Sensordaten empfangen. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle Empfangsstationen denselben Übertragungsfehler empfangen, ist sehr gering. Durch Vergleich der Sensordaten der verschiedenen Bodenstationen können Übertragungsfehler erkannt und korrigiert werden. Dies geschieht bei mehr als zwei Stationen durch einen Mehrheitsentscheid.If a plurality of ground stations are used and if the respective receiving antennas are designed as DF antennas, further advantages compared to using a single receiving antenna can be mentioned. Transmission errors during data transmission can be reduced because several receiving stations receive the same sensor data. The probability that all receiving stations receive the same transmission error is very low. By comparing the sensor data of the different ground stations transmission errors can be detected and corrected. This happens at more than two stations by a majority vote.
Das Projektil kann ferner während der Datenübertragung von jeder Bodenstation gepeilt werden. Werden die Peilungen jeder Bodenstation zusammengeführt, kann das Projektil geortet und sein Flug verfolgt werden. Somit wird zusätzlich zur Datenübertragung eine Vermessung der Trajektorie möglich. Dies erlaubt der Feuerleitung, neben der Erlangung der Erkenntnisse über den Geschützzustand auch das Feuer ins Ziel zu leiten.The projectile may also be targeted during data transmission from each ground station. If the bearings of each ground station are brought together, the projectile can be located and its flight tracked. Thus, a measurement of the trajectory is possible in addition to data transmission. This allows the fire control, in addition to gaining knowledge about the artillery state, to direct the fire into the target.
Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Messprojektil und das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu darf zunächst auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden zwei bevorzugte Ausgestaltungen des Messprojektils und das Verfahren anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:There are now a large number of possibilities for designing and further developing the measurement projectile according to the invention and the method according to the invention. For this purpose, reference may firstly be made to the claims subordinate to the independent patent claims. In the following, two preferred embodiments of the measuring projectile and the method will be explained in more detail with reference to the drawing and the associated description. In the drawing shows:
Die Messprojektile
Ferner weisen die Messprojektile
Die Messprojektile
Die Messprojektile
Die Messprojektile
Ferner weist das Messprojektil ein Front-End
Das Messprojektil
In
In der in
Anhand von
Mittels des Verfahrens ist der Zustand des Geschützes
Die Messung kann in Abhängigkeit von den gemessenen Sensordaten gestoppt werden. Die Messung kann in Abhängigkeit von der gemessenen Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder dem gemessenen Drall gestoppt werden. Es ist alternativ möglich, dass die Messung nicht gestoppt wird, sondern auch während des Fluges fortgeführt wird.The measurement can be stopped depending on the measured sensor data. The measurement can be stopped depending on the measured velocity, acceleration and / or measured twist. It is alternatively possible that the measurement is not stopped, but is also continued during the flight.
Die Sensordaten werden während der Flugzeit des Messprojektils
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Sensordaten außerhalb des Geschützrohres während des Fluges des Messprojektils
Die Richtcharakteristiken
In bevorzugter Ausgestaltung sind mehrere Empfangsantennen
Der Sendebeginn erfolgt dabei in Abhängigkeit der gemessenen Sensordaten. Als Startkriterium des Sendebeginns, können insbesondere die Sensordaten bezüglich des Dralls und/oder bezüglich der Beschleunigung herangezogen werden. Wenn das Messprojektil
Alternativ kann das Überschreiten eines bestimmten Drallwertes den Sendebeginn starten.Alternatively, exceeding a certain spin value can start the transmission.
Die eingangs genannten Nachteile sind dadurch vermieden, entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are avoided, corresponding advantages are achieved.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Messprojektilmeasuring projectile
- 22
- Messprojektilmeasuring projectile
- 33
- Energieversorgungpower supply
- 44
- Sensorsensor
- 55
- SpeicherStorage
- 66
- Taktgeberclock
- 77
- Steuerelektronikcontrol electronics
- 88th
- Ausgleichsgewichtcounterweight
- 99
- Kanalcodiererchannel encoder
- 1010
- Modulatormodulator
- 1111
- Front-EndFront End
- 1212
- Aussendung des SignalsTransmission of the signal
- 1313
- Aussendung des SignalsTransmission of the signal
- 1414
- Sendeantennetransmitting antenna
- 1515
- Hülleshell
- 1616
- MessprojektilachseMeasuring projectile axis
- 1717
- vorderes Hüllenteilfront shell part
- 1818
- hinteres Hüllenteilrear shell part
- 1919
- Speisespaltfood gap
- 2020
- Schlitzantenneslot antenna
- 2121
- Geschützgun
- 2222
- Zeitpunkt T1Time T1
- 2323
- Zeitpunkt T2Time T2
- 2424
- Zeitpunkt T3Time T3
- 2525
- Empfangsantennereceiving antenna
- 2626
- Richtcharakteristikdirectivity
- 2727
- Richtcharakteristikdirectivity
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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