JPH0271112A - 感知バー方式による飛行体の通過位置検知方法に於ける補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、射撃場で使用する銃等で発射された弾丸等の
超音速飛行体の通過位置を感知バーにより検出する飛行
体の通過位置検知方法に於ける補正方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来の弾丸等の飛行体の検知方法としては、弾丸等が超
音速で飛行した際に発生する衝撃波を利用する感知バー
方法がある。

先ず第５図、第６図に於いて感知バーを用い衝撃波を感
知することによって飛行体の通過位置を検出する原理を
説明する。

１は飛行体Ｐの進行方向と直角な方向に配置した金属製
の感知バーで、該感知バー１の両端に振動検知器２．３
を取付は感知バーユニットを構成する。

飛行体Ｐの発生する衝撃波４が、感知バー１に到達する
とその到達点に振動を与える。この振動は感知バー１を
伝わって両端に設けられた振動検知器２．３に到達し感
知される。

今、衝撃波４の到達点Ｐｘ、感知バー１の中心０から到
達点Ｐ、迄の距離をＸとすると、到達点Ｐｘから振動検
知器２迄の距離と到達点Ｐｘから振動検知器３迄の距離
との差は２ｘあり、両検知器２，３へはΔｔ＝２ｘ／Ｖ
。（Ｖ、。

は金属ロッド中の音速）の時間差をもって振動か到達す
る。この時間差Δｔは振動検知器２，３か振動を感知し
たときの時間すれを検出することによりもとめられ、結
局中心からの距、Ｊｔｘは下記の式で求められる。

Ｘ−Ｖ　ｍ　・Δｔ／２　　・・・（１）而して、感知
バー１．５を第７図に示す如くＬ字状に直交させて同一
面内に配置すれば、飛行体Ｐの通過点は感知バー１及び
５の中心を通り直交するＸ軸、Ｙ軸の直交座標で特定で
きる。

即ち、飛行体Ｐの通過位置のＸ座標ｐＸ、ｙ座標ＰＹ、
感知バー１での振動を感知する時間差をΔｔｘ、感知バ
ー５での時間差をΔｔ７とすると、Ｐえ、ＰＹは以下の
如く求められる。

ｐｘ−＝ｖ、　　・Δし、／２ Ｐ　ｙ　＝Ｖ　、・ΔｔＹ／２ ［発明が解決しようとする課題］ 然し、上記した従来の感知バー方式では以下に述べる問
題がある。

弾丸等初速が与えられて飛行するものは、重力の作用を
受けて落下してゆくので目標点を通過する際には水平に
対する角度落角φ（第８図参照）を有する。

この落角φは下記運動方程式より導かれる弾道方程式よ
り求められる。

ｍ：飛行体の質量 に：空気の粘性抵抗係数 ｔ：時間 ■＝飛行体の速度 式（２）より Ｖ＝Ｖｏ　ｅ　−”　　・・・（３） 又、飛行距離をＤ、飛行高さをＨ１打出角をθ。

初速ｖｏ、重力の加速度をｇとすると、弾道方程式は下
記の通りとなる。

従って、飛距離りでの落角φはｄＨ／ｄＤでとなる。又
、その時の飛行体の速度は、Ｖ＝Ｖｏｃｏｓθ、　−Ｋ
Ｄ　　　　　　　−（７）ところが、弾丸等により発生
する衝撃波は弾丸を頂点とする円錐形状をしていること
から、２本の直交する感知バーが形成する座標面に対し
て飛行体が前記した落角φをもって入射すると以下に述
べる様に誤差を生じてしまう。

周知の如く円錐をその中心線に対し傾斜した面で切断し
た切断面の外形線は楕円である。従って、２本の感知バ
ーに対して衝撃波は第９図のようにあたかも楕円状に伝
播し衝突する。ところが、衝撃波が楕円状に衝突するが
ゆえ、その衝突点は飛行体Ｐの通過位置の座標を示さな
い、即ち、飛行体が座標面に対して斜めに通過した場合
、第９図で示した様にＥの検知誤差を生じてしまう。

本発明は、上記実状に鑑み飛行体通過姿勢により検知精
度が影響受けることなく、飛行通過位置の検知を可能と
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、超音速飛行体から発生する衝撃波が到達した
時に振動を伝達する感知バーとその両端に設けた振動検
知器により、衝撃波の感知バーでの到達位置を検知する
様にした感知バーユニットを同一平面内に２組配設し、
両感知バーにより座標面を形成し、該座標面内を通過し
た飛行体の衝撃波を２組の感知バーユニットで検知して
通過位置を特定する様に感知バー方式による飛行体の通
過位置検知方法に於いて、飛打体の座標面入射時の入射
角、飛行速度を実験等所要の手段で求め、該入射角、飛
行速度と両感知バーユニットの検知結果を基に衝撃波か
座標面で形成する２の楕円の形状を求め、各楕円形状に
基づき求められる真の飛行体通過位置によって前記検知
結果を補正することを特徴とするものである。

［作　　用コ 超音速の飛行体が座標面に対して傾斜して入射すると２
つの感知バーに対して衝撃波は楕円形状で伝播して衝突
する。従って、感知バーで感知する衝撃波の到達位置は
誤差を含んだものとなる。ところか、この楕円の形状は
衝撃波が円錐形状であって、而もこの円錐の頂角はマツ
ハ数できまることから、予め或いは何らかの手段で入射
角を求めておけば、感知バーユニットの感知結果より楕
円形状を特定できる。楕円形状が特定できれば楕円の中
心の位置等より補正すべき誤差を求めることができる。

［実　施　例］ 以下図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。

先ず、前記した誤差Ｅについて第１図に於いて詳述する
。

第１図は垂直方向にのみ角度φをもって入射した場合を
示し、図中衝撃波４の円錐の頂角の１／２をγとしであ
る。

この時の衝撃波の伝播形状は、辻線ｉとｉ′と座標面と
の交点ｂ１とｂ２を結ぶ直線ｂ＋　ｂ２を長軸とし、ｂ
、ｂ２／２の点Ｏ′を含む円ｊの座標面との交点ａ１と
ａ２を結ぶ直線ＥＬ、ａ２を短軸とする楕円となる。而
して、感知バー５が中心Ｏ′の点よりａの距離のところ
にあったとすると感知バー５は８１点の位置で感知する
。ところか、弾丸Ｐの実際の通過位置はＯであるので０
０’　＝Ｅの誤差か生じてしまう。

第１図に於いて０ｂ１＝ρ、　、ｏｂ２＝ρ２、頂点か
ら０迄の距離ρ、０を含む円の半径をＲとし、図形より
Ｅを求めると下記の如くになる。

Ｅ＝（ρ２−ρ１）／２　　・・・（８）ここで、 更にＲは式（１２）でｙ＝Ｅの時のＸ座標で従って、 ここでａついては感知バー１によって求められ、結局式
（９）と式（１３）により誤差Ｅは、又、γはマツハ角
と呼ばれマツハ数をＭとすると、の関係がある。

更に衝撃波４が座標面で作る楕円の方程式は・・（１４
） で求められる。

而して、入射角φは前記式（６）で求められ、γは前記
式（１０）で求められることから誤差Ｅが求められ、感
知バー５で感知した結果を補正することができる。

次に、第２図に示す如く、座標面に対しφ、即ち水平方
向にφＸ、垂直方向にφＹ、傾斜して入射したとした場
合についての補正について説明する。

この時、衝撃波が座標面で作る楕円は、水平方向にφだ
け傾斜して入射した場合に作られる楕円を第３図に示す
様に、 β（−ｔａｎ”φＹ／φｘ２φＸ２＋φ　２）たけ回転
させたものである。

従って、楕円の方程式は、 と前記式（１２）より、 式（１６）と水平接線との接点を求めるとここでｅは離
心率で、 又、式（１６）と垂直線との接点を求めると、式（１７
）に於けるＸｌは感知バー１の検知結果で、ｙｌは感知
バー１の設置位置よりわかり、又式（１８）に於けるｘ
２は感知バー５の設置位置から、ｙ２は感知バー５の感
知結果でわかるところから、ａ、ｅ（即ちｂ）を求める
ことかでき、座標面での２つの楕円形状、楕円の中心を
決定することかできる。

更に、楕円の中心と円錐の中心との［？［は式（１２）
で求めた誤差に外ならず、βだけ回転する前の楕円より
２つの楕円のＥＩ、Ｅ２をそれぞれ求めることかでき、
従ってＸ方向についてはＥ、ＣＯ５β、Ｘ方向について
は Ｅ２ｓｉｎβの補正量が求められ、又感知バー１か感知
した位置とＸ方向の楕円中心迄の距離ΔＸ、感知バー５
か感知した位置とＸ方向の楕円中心迄の距離Δｙについ
てはそれぞれ楕円の中心が求められることから直ちに求
め得ることか出来る。

而して、感知バー１については（Δχ十Ｅｔｃｏｓβ）
が補正すべき量Ｅｘとなり、感知バー５については（Δ
３’十Ｅ２　Ｓ　ｉ　ｎβ）が補正すべき量Ｅｖとなる
（第４図参照）。

尚、補正すべき誤差Ｅｘ　、Ｅｖは入射角を１方向にの
み傾斜したφ８及びφＹとした楕円についてそれぞれ式
（１４）で求めたと同様な手法で求めることもできる。

又、２本の感知バーで構成されるもう１つの座標面を所
定の距離離して設ければ、２つの座標面の検知結果より
飛行体の速度、座標面への入射角を求めることができる
。

更に、２本の感知バーは必ずしも直交する必要はなく、
２本の感知バーを所定の角度で配置した場合でも２本の
感知バーを接線とし、該接線と衝撃波の楕円との接点を
求め楕円の形状を決定すれば、上記したと同様な手法で
補正すべき誤差は求められる。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、座標面に対する飛行体
の入射角と、飛行速度を計算、実測等所要の手段で求め
るようにすれば、感知バー方式により求められた検知結
果を補正することかでき、飛行体の通過位置検知精度を
大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は座標面に対して角度をもって入射した場合に生
じる誤差の説明図、第２図は座標面に対する入射角の説
明図、第３図は楕円をＸ軸に関してβだけ回転させた場
合の説明図、第４図は楕円形状に対する誤差の関係を示
す説明図、第５図、第６図感知パ一方式による通過位置
検知の原理を示す説明図、第７図は２本の直交した感知
バーで音源の位置を特定し得ることを示す説明図、第８
図は弾道の軌跡を示す図、第９図は感知バー方式で生じ
る誤差についての説明図である。 １．５は感知バー、２．３．６．７は振動検知器、４は
衝撃波を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）超音速飛行体から発生する衝撃波が到達した時に振
   動を伝達する感知バーとその両端に設けた振動検知器に
   より、衝撃波の感知バーでの到達位置を検知する様にし
   た感知バーユニットを同一平面内に２組配設し、両感知
   バーにより座標面を形成し、該座標面内を通過した飛行
   体の衝撃波を２組の感知バーユニットで検知して通過位
   置を特定する様に感知バー方式による飛行体の通過位置
   検知方法に於いて、飛行体の座標面入射時の入射角、飛
   行速度を実測等所要の手段で求め、該入射角、飛行速度
   と両感知バーユニットの検知結果を基に衝撃波が座標面
   で形成する２の楕円の形状を求め、各楕円形状に基づき
   求められる真の飛行体通過位置によつて前記検知結果を
   補正することを特徴とする感知バー方式による飛行体の
   通過位置検知方法に於ける補正方法。