DE2648186A1

DE2648186A1 - Electrostatic detector system for investigating projectile velocity - has frame grid in target plane through which projectiles pass

Info

Publication number: DE2648186A1
Application number: DE19762648186
Authority: DE
Inventors: Hauke Dr Trinks
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-25
Filing date: 1976-10-25
Publication date: 1978-04-27

Abstract

The electronic system for determining the penetration properties and velocity of projectiles is based on the detection of the electrostatic charge accumulated by the missiles during their flight. The detector consists of a number of vertical electrodes (1') set in line at right-angles to the direction of travel of the projectiles and in the plane of the target area. The electrodes of electrically-conducting material are earthed at one end via a common resistor (2). The displacement currents induced in the electrodes due to the changes in electric field due to the charged projectiles passing them, are detected in an analyser (3). The electrode assembly may also take the form of spaced metal frames between which the speed of flight may be determined.

Description

Einrichtung zur Abgabe von Stromsignalen zu einer MeßanlageDevice for the delivery of current signals to a measuring system

zur Bestimmung des Durchdringungszeitpunktes von Projektilen durch eine nichtmaterielle Fläche Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abgabe von Stromsignalen zu einer Meßanlage zur Bestimmung des Durchdringungszeitpunktes von Projektilen durch eine nichtmaterielle Fläche, beruhend auf der elektrostatischen Aufladung der Projektiloberfläche während des Fluges und der Wirkung des von dem Projektil in seiner Umgebung erzeugten elektrischen Feldes auf Elektroden, welche die räumliche Lage einer nichtmateriellen Fläche festlegen.to determine the point in time when projectiles penetrate through a non-material surface The invention relates to a device for dispensing Current signals to a measuring system to determine the time of penetration of Projectiles through a non-material surface, based on the electrostatic Charging of the projectile surface during flight and the effect of the Projectile in its environment generated an electric field on electrodes, which determine the spatial position of a non-material surface.

Es sind Einrichtungen zur Abgabe eines Signales im Auftreffzeitpunkt eines Projektiles auf ein Ziel bekannt, die ein stoß- und druckempfindliches Element aufweisen. Dieses erzeugt beim Aufschlag des Projektiles auf eine mit ihm mechanisch gekoppelte Platte einen Stromimpuls (sog. Prellscheibe). Dieser Stromimpuls steuert ein Zeitmeßgerät und erlaubt somit die Bestimmung des Auftreffzei tpunktes.They are devices for emitting a signal at the time of impact a projectile on a target known to have a shock and pressure sensitive element exhibit. This is generated mechanically when the projectile hits one with it coupled plate a current pulse (so-called baffle plate). This current pulse controls a timing device and thus allows the determination of the point of impact.

Bei weiteren bekannten Einrichtungen erfolgt die Erzeugung des Steuerimpulses durch mechanischen Stoß. Dabei erzeugt das Projektil beim Auftreffen auf die Zielfläche auf mechanischem Wege einen elektrischen Kurzschluß zwischen zwei Metallfolien auf unterschiedlichem elektrischem Potential (sog. Kontaktfolie}.In other known devices, the control pulse is generated by mechanical shock. The projectile generates when it hits the target surface mechanically an electrical short circuit between two metal foils different electrical potential (so-called contact foil).

Der entstehende Kurzschluß-Stromimpuls wird zur Steuerung des Zeitmeßgerätes verwandt.The resulting short-circuit current pulse is used to control the timing device related.

Bei weiteren bekannten Einrichtungen wird die Teil-Abschattung, die ein Projektil beim berührungslosen Durchfliegen eines Lichtvorhanges verursacht, ausgenutzt, um den Durchstoß-Zeitpunkt des Projektiles durch diesen Lichtvorhang zu bestimmen- <sog. Lichtschranken-Anordnung).In other known devices, the partial shadowing, the causes a projectile to fly through a light curtain without contact, exploited the point in time when the projectile pierced through this light curtain to determine- <so-called Light barrier arrangement).

Die bekannten Einrichtungen sind entweder apparativ und kostenmäßig relativ aufwendig, oder aber es ist damit nicht möglich, eine große Zahl zeitlich dicht hintereinander folgender Projektile innerhalb eines Meßvorganges berührungslos zu registrieren - z.B. die. Einzel-Schrote einer Schrotgarbe oder die Splitter einer Splittergarbe im Zusammenhang mit der detonativen Zerlegung eines Sprenggeschosses.The known facilities are either in terms of equipment and costs relatively complex, or it is not possible to do a large number in time projectiles following one another in close succession within a measuring process without contact to register - e.g. the. Single shot of a sheaf of shot or the splinters of a Sheaf of fragments in connection with the detonative dismantling of an explosive projectile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten krt zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet und die auch die Registrierung des Durchdringungszeitpunktes des räumlichen Schwerpunktes einer großen Anzahl zeitlich dicht aufeinander folgender Projektile, z.B. Einzelschrote oder Geschoßsplitter, ermöglicht.The invention is based on the object of a device of the initially to create mentioned krt, which avoids the disadvantages of the known arrangements and also the registration of the time of penetration of the spatial center of gravity a large number of projectiles in close succession, e.g. single shot or bullet splinters.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Randgebieten der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Projektile befindlichen nichtmateriellen Zielfläche Elektroden in Form metallisch leitender Streifen oder Stäbe angeordnet sind, die über ein elektrisches Netzwerk mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden sind. Die Erfindung baut auf der aus Naturgesetzen gewonnenen Erkenntnis auf, daß ein Flugkörper, beispielsweise ein freifliegendes Geschoß, Granatsplitter oder Schrotkorn, während seiner Bewegung durch den lufterfüllten Raum elektrostatisch aufgeladen wird. Demnach tritt bei Durchdringung eines Projektils durch die Zielfläche ein von der elektrischen Ladung des Projektils mittels Influenzwirkung verursachtes elektrisches Signal in den Elektroden auf. Dieses elektrische Signal wird durch die erfindungsgemäße Einrichtung dazu genutzt, um den Zeitpunkt des Durchdringens des Projektils durch die Zielfläche berührungslos zu bestimmten.According to the invention, this object is achieved in that in the peripheral areas the immaterial one perpendicular to the direction of movement of the projectile Target area electrodes arranged in the form of metallic conductive strips or rods are that via an electrical network with an electronic evaluation unit are connected. The invention is based on the knowledge gained from the laws of nature on that a missile, such as a free-flying projectile, shrapnel or shot pellets, electrostatic as it moves through the air-filled space being charged. Accordingly, occurs when a projectile penetrates the target area one caused by the electric charge of the projectile by means of an induction effect electrical signal in the electrodes. This electrical signal is through the device according to the invention is used to determine the time of penetration of the projectile through the target surface to be determined without contact.

Auf diese Weise ergeben sich gegenüber den bekannten Einrichtungen zahlreiche Vorteile. So ist die Anzeige einer beliebig großen Anzahl von zeitlich dicht hintereinander fliegenden Projektilen ohne Berührung dieser Projektile nit irgendwelchen Zielmaterialien möglich. Außerdem kann die für die Anzeige empfindliche nichtnaterielle Zielfläche, je nach der zu lösenden Aufgabe, beliebige Form und Größe aufweisen. Insbesondere ist es bei einer dichten Folge von die Zielfläche durchdringenden Projektilen möglich, den Durchdringungszeitpunkt des räumlichen Schwerpunktes der Projektilanordnung anzuzeigen.This results in comparison with the known devices numerous advantages. So the display of an arbitrarily large number of times projectiles flying close behind one another without touching these projectiles any target materials possible. It can also be sensitive to the display non-material target area, depending on the task to be solved, arbitrary shape and size. In particular, it is the target area in the case of a dense sequence penetrating projectiles possible, the time of penetration of the spatial Display the center of gravity of the projectile assembly.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es für manche Zwecke vorteilhaft sein, wenigstens zwei immaterielle Zielflächen in bezüglich der Schußrichtung in Abständen hintereinander gelegenen parallelen Ebenen anzuordnen. Aus der Laufzeit der Projektile von der ersten zur zweiten Zielfläche kann die mittlere Geschwindigkeit der Projektile im Bereich zwischen diesen beiden durch Elektroden festgelegten Zielflächen bestimmt werden.In a further embodiment of the invention, it can be used for some purposes be advantageous, at least two intangible target areas in relation to the weft direction to arrange parallel planes at intervals one behind the other. From the term the projectile from the first to the second target area can have the mean velocity of the projectiles in the area between these two target areas defined by electrodes to be determined.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal können die Elektroden aus in zwei zueinander parallelen Ebenen voneinander elektrisch isoliert angeordneten metallisch leitenden Flächen bestehen, die jeweils über einen elektrischen Widerstand miteinander verbunden sind. Diese Ausbildung der Elektrodenanordnung als Doppelfläche bewirkt eine sehr geringe Störanfälligkeit gegenüber äußeren Störsignalen.According to a further feature of the invention, the electrodes from in two mutually parallel planes electrically insulated from each other arranged metallic There are conductive surfaces, each of which has an electrical resistance to one another are connected. This formation of the electrode arrangement as a double surface causes a very low susceptibility to external interference signals.

Für die Ausführung der Elektroden bestehen, je nach der zu lösenden Aufgabe, unterschiedliche Möglichkeiten. So können im einfachsten Fall erfindungsgemäß die Elektroden aus Metallstäben bestehen. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, wenn nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die Elektroden aus Metall-Platten bzw. -Streifen oder -Rahmen bestehen.For the execution of the electrodes exist, depending on the one to be loosened Task, different options. So in the simplest case according to the invention the electrodes are made of metal rods. In some cases it is useful if according to a further feature of the invention, the electrodes made of metal plates or strips or frames exist.

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.In the following, the invention is based on a few exemplary embodiments the schematic drawing explained in more detail.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Einrichtung.FIGS. 1 to 5 each show a schematic representation of a Embodiment of the device according to the invention.

Nach Fig. 1 ist eine Elektrode 1 - bestehend aus vier stabförmigen Teilelektroden 1' - senkrecht zur Bewegungsrichtung der Projektile P angeordnet. Durch die Elektrodenanordnung wird eine Ebene, in der sich die Zielfläche befindet, festgelegt.According to Fig. 1, an electrode 1 - consisting of four rod-shaped Partial electrodes 1 '- arranged perpendicular to the direction of movement of the projectiles P. The electrode arrangement creates a plane in which the target area is located, set.

Die Elektrode 1 besteht aus metallisch leitendem Material und ist über einen elektrischen Widerstand 2 geerdet. Die an den Elektroden 1' berührungslos vorbeifliegenden Projektile P bewirken aufgrund ihrer elektrischen Ladung bzw. ihres mitgeführten elektrischen Feldes in den Elektroden elektrische Verschiebungsströme.The electrode 1 consists of metallically conductive material and is grounded via an electrical resistor 2. The contactless at the electrodes 1 ' projectiles P flying past cause due to their electrical charge or their entrained electric field in the electrodes electrical displacement currents.

Das daraus resultierende elektrische Spannungssignal wird in der Auswerteeinheit 3 registriert, gespeichert und elektronisch weiterverarbeitet.The resulting electrical voltage signal is used in the evaluation unit 3 registered, stored and electronically processed.

Nach Fig. 2 besteht die Elektrode 1 nicht wie nach Fig. 1 aus einfachen Stäben, sondern aus zwei zueinander parallel und elektrisch isoliert voneinander angeordneten metallisch leitenden rahmenförmigen Flächen 1'. Beim Durchflug der Projektile durch die Rahmenelektrode 1 entstehen Stromsignale über den elektrischen Widerstand 2, die wie nach Fig. 1 von der Auswerteelektronik 3 weiterverarbeitet werden. Diese Anordnung (die Elektrode als Doppelflåche) bewirkt eine sehr geringe Störanfälligkeit gegenüber äußeren Störsignalen.According to FIG. 2, the electrode 1 does not consist of simple ones as in FIG Rods, but of two parallel to each other and electrically isolated from each other arranged metallic conductive frame-shaped surfaces 1 '. When the Projectiles through the frame electrode 1 result in current signals via the electrical Resistor 2, which, as in FIG. 1, is further processed by the evaluation electronics 3 will. This arrangement (the electrode as a double surface) has a very small effect Susceptibility to interference from external interference signals.

Nach Fig. 3 wird die Elektrodenanordnung 1 - bestehend aus zwei zueinander parallelen Metallplatten 1' in Bewegungsrichtung der Projektile P - durch eine Schutzvorrichtung 4 vor dem störenden Einfluß der auf die Elektroden treffenden Projektile geschützt.According to Fig. 3, the electrode arrangement 1 - consisting of two to each other parallel metal plates 1 'in the direction of movement of the projectiles P - by a protective device 4 protected from the disruptive influence of projectiles hitting the electrodes.

Die Schutzvorrichtungen 4' bestehen aus Metall-Stäben, Holz-Leisten oder dergleichen.The protective devices 4 'consist of metal rods, wooden strips or similar.

Nach Fig. 4 besteht die Elektrode 1 aus insgesamt vier Elektrodenelementen 1", die elektrisch isoliert voneinander in der dargestellten Weise in einer Ebene angeordnet sind. Das Signal eines jeden Elektrodenelementes 1" wird wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel registriert und ausgewertet. Diese Anordnung kann z.B. dafür verwendet werden, die Geschwindigkeits-, Längs- und Breiten-Verteilung von den Schroten S einer Schrotgarbe in der Ebene der Elektrode 1 zu bestimmen.According to FIG. 4, the electrode 1 consists of a total of four electrode elements 1 ", which are electrically isolated from one another in the manner shown in one plane are arranged. The signal of one of each electrode element becomes 1 " registered and evaluated as in the example shown in FIG. 1. This arrangement can e.g. be used for the speed, length and width distribution of the shot S of a sheaf of shot in the plane of the electrode 1 to be determined.

Nach Fig. 5 sind zwei Elektroden 1' parallel zueinander in relativ großem Abstand voneinander angeordnet. Die Elektroden 1' besitzen dabei Ausführungsformen, die den in Fig. 1 bis 4 gezeigten gleichen. Mit dieser Anordnung ist die Bestimmung der Laufzeit der Projektile P von der ersten bis zur zweiten Elektrode 1' möglich. Daraus ergibt sich die mittlere Geschwindigkeit der Projektile P zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenebene. Bei einer großen Zahl dicht aufeinander folgender Projektile - z.B. die Schrote in einer Schrotgarbe -ergibt sich entsprechend die mittlere Geschwindigkeit des räumlichen Schwerpunktes der Projektil-Verteilung.According to Fig. 5, two electrodes 1 'are parallel to each other in relative arranged at a large distance from each other. The electrodes 1 'have embodiments which are the same as those shown in Figs. With this arrangement is the determination the running time of the projectiles P from the first to the second electrode 1 'is possible. This gives the mean speed of the projectiles P between the first and the second electrode plane. In the case of a large number, they follow one another closely Projectiles - e.g. the shot in a sheaf of shot - result accordingly mean velocity of the spatial center of gravity of the projectile distribution.

Je nach dem Bestimmungszweck und Aufgabenbereich der Einrichtung nach der Erfindung kann die zur Erfassung und Registrierung der jeweiligen Meßdaten erforderliche elektronische Auswerteeinheit 3 folgende Komponenten oder einen Teil derselben umfassen: Elektrische Verstärker für Stromsignale, elektronische Speicherwerke, elektronische Integratoren, elektronische Analog-Digital-Umsetzergeräte, elektronische Rechner sowie elektronische Zeitzähler.Depending on the intended purpose and area of responsibility of the institution the invention can provide the information required for the acquisition and registration of the respective measurement data electronic evaluation unit 3 comprise the following components or a part thereof: Electric amplifiers for current signals, electronic storage units, electronic Integrators, electronic analog-to-digital converters, electronic calculators as well as electronic time counters.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abweichungen von den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen möglich.Numerous deviations from those shown are within the scope of the invention and described embodiments possible.

Dies gilt insbesondere für die Formgebung der Elektroden und ihre spezielle Anordnung im Zielgebiet.This applies in particular to the shape of the electrodes and their special arrangement in the target area.

LeerseiteBlank page

Claims

Claims 1. Device for outputting a current signal a measuring system for determining the point in time when projectiles penetrate through a non-material surface, characterized in that in the plane of the target surface at least one electrode (1, 1 ', 1 ") is provided in the form of a metallically conductive surface that has an electrical Network (2) is connected to an electronic evaluation unit (3).

2. Device according to claim 1, characterized in that at least two electrodes (1 ') with respect to the weft direction at intervals one behind the other located parallel planes are arranged (Fig. 5).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the electrodes (1) from one another electrically in two mutually parallel planes insulated arranged metallic conductive surfaces (1 ') exist, each over an electrical resistor (2) are connected to one another (Fig. 2).

4. Device according to claim 1, characterized in that the electrodes (1) made of metal arranged in one plane, electrically insulated from one another conductive electrode elements 1 "exist, each separately for itself with the electronic evaluation unit (3) are electrically connected (Fig. 4).

5. Device according to claim 1, characterized in that the electrodes (1) Provided with protective devices (4) against interference from impacting projectiles are (Fig. 3).