JPS58111000A - 砲弾信管の調整監視装置 - 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】 本発明は、信管の内部に電源電圧発生のための電流器を
備えたエネルギ受信器とデータ受信器とデータ処理装置
と電子点火装置とを有し、信管の外部装置がエネルギ送
信器と入出力装貧とデータ送信器とから成っていて１、
マイクロ波データ信号とマイクロ波エネルギ信号を信管
の外部装置から内部装置へ伝送することによって、砲弾
の電子信管の機能を調整ないしは監視するための装置に
関する・ この種の装置は米国特許公報第４１４４８１５号により
公知である。射撃指揮コンピュータが計算した砲弾信管
に対する調整値がマイクロ波信号に変調され、このマイ
クロ波信号が砲身の穴の中に取付けられ次アンテナから
放射される。

その場合、砲身自体がマイクロ波導波管の役割をする。

信管の受信アンテナは入射するマイクロ波信号を受信し
、切換スイッチを介してこれを整流器に送り、該整流器
がこのマイクロ波信号から電源直流電圧を発生して蓄積
するか、ま九は復調器の働きをするフィルタに送シ、該
フィルタが到着する信号からデータをフィルタリングす
る。

信管の調整のためにまず高出力のエネルギ信号が伝送さ
れるから、それに続くデータ伝送と信管のグログラミン
グの際に電子データ処理装置と電子点火装置の給電のた
めに十分に高い直流電圧が利用可能となる。データの伝
送は小出力の振幅変調マイクロ波信号によって行われム
会知の提案の欠点は、！イクｐ波アンテナの挿設のため
に砲身に穴を穿設しなければならな埴ことである。砲身
には３０００パールを超える圧力と２０００ないし３０
００℃の温度が発生し、砲身温度自体が６０ないし６０
０℃となるのである。もう−りの欠点は、データ伝送の
持続時間が整流回路の蓄積容量によって限られることで
ある。この蓄積容量はデータ伝送と砲弾の発射のあいだ
の時間をも制限する。さもなければ、電子点火装置の記
憶装置が記憶されたデータを失うことになる。このため
データ伝送は発砲の直前にだけ１回しかできない。

従って信管調整データの適正な伝送を点検することは不
可能である。また、電子点火装置の故障の有無を検査す
ることも不可能である〇同様の装置が西独特許出願第２
９４４１１５号でも公知である。これは少くとも２個の
独立の磁気制御回路を有し、そのうち一方の回路がエネ
ルギ信号の伝送のため、他方がデータ信号の伝送のため
に利用される磁気誘導装置である。この公知の装置は、
砲弾の発射の後に信管に必要なエネルギと種々の情報信
号を個別に伝送することができる。もちろんその場合、
種々異なる送信巻線が当該の受信巻線に対して適正な位
置にあるように、受信部に対する送信部の角度調整のた
めの手段を設けることが必要不可欠である。この公知の
装置は場合によっては、信管に伝送された情報を検査の
九め、必要ならば変更のために再読取シすることが可能
である・信管に伝送されるデータは、例えば起爆までの
予定時間、所定の事象の検出と実際の点火開始のあいだ
の時間的遅れ、起爆が行われるべ睡目標物までの距離、
センサの応答闇値、撒布式弾薬の分解の時期と方法等々
である。

公知の装置の使用は、実際上はとんど解決不能な困難を
伴なう。送信および受信コイルの相互の適正な位置を保
証することは、極めて困難である０機能のために送信コ
イルと受信コイルの相互運動が必要であるから、送信コ
イルを砲身ま九は筒身の出口端に配設しなければならず
、このため送信コイルが高い圧力および温度と場合によ
っては敵の狙い射ちにさらされることによって、もう一
つの困難が生じる。

多数の隔室を有し、−各室が電気的に調整可能な弾丸の
収容に使用される運搬容器が西独特許出願第２９２０８
５３号によシ公知である。各室に信管調整キャップが設
けてあり、これが当鋏の信管に固定される。信管を隔室
から取出す前に調整するために、信管調整えヤップを介
して電気信号が信管に到達する。回路網が各調整キャッ
プと入力回路を接続し、該入力回路がイぎ電源、例えば
射撃指揮コンピュータからコード化信号を受信する。

この提案の場合は電子信管の調整が１ｉｔ線と接点に拘
束されて行われ、特殊な弾薬箱を使用しなければならな
い。極めて煩雑であシ、乱暴に扱うと誤作動の恐れもあ
る。しかも従来使用されたすべての運搬用弾薬箱を新し
いものと交換しなければならないので、高価である。

米国特許公報第３６７０６５２号は点火特性を無線で調
整できる電子信管を牟す、信管は独自の電源を具備する
。データの遠隔伝送のためにマイクロ波送信器が使用さ
れる。弾丸の（ｉｆ管のアンテナはスロットアンテナと
して構成されている。

米国特許公報第３８４４２１７号は、時間軸がスタート
の前に機械的に調整される電子信管を示す、調整された
データを飛行中にレーダ送信機によって変更することが
できる。信管の給電のために慣性発電機ないしは電池が
使用される。

上記の２件の米国特許公報はデータ信号受信器、データ
処理装置および本来の電子点火装置の回路の細部も開示
する。しかしいずれの場合も完全な機能と信管調整値の
適正な伝送を点検することは不可能である。

信管の外部に設けたリングを機械的に回転することによ
って、砲弾の信管をプログラム化することも公知である
。しかしこれによって伝達される情報量は極めて限られ
ており、光学的検−査しか可能でなく、機械的プログラ
ミングであるため、かなシ多くの時間が費される。

そこで本発明の目的とする゛ところは、砲弾の信管との
あいだに情報連絡を行うことができ、この情報連絡によ
って確実なデータ伝送が可能であシ、信管のデータを検
査することかで色、場合によっては誤りの検出を行うこ
とができ、以上を任意の時点で反復できる、冒頭に挙げ
九種類の装置を示すことである。この装［は僅かな体積
と重量しか必要とせず、独自の電源がなく、高速であり
、かつ安価でなければならない信管を着持する砲弾を砲
に装填する前または装填する時にマイクロ波信号の伝送
が行われ、エネルギ信号とデータ信号が共同で同時に伝
送されるように、信管の外部装置が構成され、信管の内
部装置が補助的に応答信号受信器を具備し、イぎ管の外
部の装置が補助的に応答信号受信器を有し、データ信号
と応答信号によって情報が両方向に伝送および交換され
、エネルギ４ｍ号、データ信号および応答信号の受イぎ
まｆｃは送信のために、それぞれ唯１個のアンテナが信
管および信管の外部装置に設けられることによって、上
記の目的が達成される。

「砲身」の概念は、本願の範囲内で火砲と擲弾装置のい
ずれをも意味する。「砲弾」の概念は、電子データ処理
装置と電子点火装置およびアンテナを搭載することがで
きる、あらゆる種類の弾丸を意味する。

上記によって、砲身を改変する必要がなく、またエネル
ギ信号、データ信号、場合によっては応答信号が同時に
伝送されるので、両方向のデータ伝送が事実上任意の時
間にわたって持続することが可能であり、電子点火装置
に電源電圧のためのエネルギの蓄積が不要であるから、
砲弾の発射の際に安全性が保証され、砲弾、砲、運搬用
弾薬箱等の改変が全く不要であシ、同時に信管機能の点
検の沈めにも利用される射撃指揮コンビ、−夕から信管
へ、およびその逆の情報交換が可能であり、かつこの情
報を随時に任意の回数行うことができ、ｔ３信管の製造
の時点から使用の時点までのあいだに信管の機能検査を
、例えば弾薬庫で随時行うことができるという利点が生
じる。

本発明は西独特許出願第２５０８２０１号と特に西独特
許出願第２９１９７５３号に記載された装置を利用する
。それは定置式質問装置と移動式応答装置から成る設備
である。質問装置はエネルギ受信器と、開放コード記憶
装置および場合によっては開放コード補助記憶装置に記
憶された開放コードを送出する開放コード送信器と、標
識受信器とデータ処理装置とを有する。応答装置は、入
射したエネルギを一応答装置の電子装曾への給電に変換
するエネルギ受信器を具備する。

また応答装置は開放コード受信器と後置の開放コード比
較器を具備し、該比較器は開放コード記憶装置と場合に
よっては開放コード補助記憶装置に記憶されたコードと
、無線チャネルを介して受信したコードを比較する。開
放コード比較器の出力信号は開放コード処理装置を介［
７て標識送信器を制御する。標識送信器が別の無線チャ
ネルを介して質問装置に送出する標Ｒは、＊＃記憶装置
と場合によっては単数側または複数個の標識補助記憶装
置に記憶される。応答装置の補助標識コード化受信器に
よって、標識補助記憶装置に記憶された標識の一部を、
任意に無線を介して変更することができる。入射するエ
ネルギはもちろん微小であるが、大きな到達範囲を得る
九めに、標識送信器はなるぺ〈十分なエネルギの応答信
号を放射しなければならないから、標識送信器によって
放射°される信号搬送波を定置式質問装置で発生し、エ
ネルギ放射と開放コードによって移動式応答装置に伝送
し、そこで応答信号搬送波を標識送信器が再放出する前
に、これに変調だけ行うことができる。

本発明を適用する場合は一有意義である限り−すべての
弾丸が各々１個の応答装置を装備する。応答装置は実質
的に送受信アンテナ、整流回路、コード記憶・比較回路
、電子点火回路、返信装置から成り、集積半導体回路と
して構成され、電源電池が不要であるから、送信および
受信周波数の適当な選択によって応答装置の立体寸法を
極めて小さくすることができる。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、適当なデータ
信号の伝送に従って電子点火装置の完全な機能を随時、
すなわち砲に装填する時だけでなく、検査して返信する
ことができる。こうして欠陥ある信管を既に発射の前に
はねることができる。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、イｇ管のアン
テナは円偏波型である。それによって２個のアンテナの
直線偏波の結果、通常存在するデータ伝送の位置依存性
が確実に防止される。

複数個の直線偏波アンテナを信管に取付けることも可能
であるが、しかしそのため極めて高い周波数に移行する
ことが必要になる。なぜなら信管先端部ま九は信管の外
側の場所は一般に限られているからである。ギガヘルツ
領域の極めて高い周波数に移行すれば、小さなアンテナ
寸法が得られるが、しかし電力の流れが有効アンテナ面
積によって限られるのである。小さなアンテナ面積は小
さな電力の流れをもたらす。ところがこのことは、信管
内部の装置に十分な電源電圧を供給することができるよ
うに、なるべく多量の電力を伝送するという要求と矛盾
する。

信管のアンテナは円偏波型に構成することが好ましいと
、とが判明した・ アンテナは信管の扁平な前端に固定することが好ましい
、この構成によって係員は、完全なエネルギ信号とデー
タ伝送のために必要な、アンテナの相互の方向づけを保
証することが容易である。砲弾先頭部を砲のかたわらに
ある調整装置の方向に保持すればよいのである。

別の好ましい実施態様によれば、信管先頭部のアンテナ
と信管の内部の電子装置のあいだの一結合線が高い加速
のもとで、すなわち砲弾の発射の時に破壊される。それ
によって、砲弾の発射の後に信管調整データが、敵の電
子的対抗処置によって変化させられることが防止される
。

信管の内部装置は、信管調整データの伝送の時に個別識
別数がロードされる標識記憶装置を具備することが好ま
しい。電子応答装置例えばレーダトランスポンダ等は後
で随時個別に応答できるように、既に製造元で個別標識
アドレスを具備せしめるのが従来、慣用であるが、本発
明ではこれが必ずしも設置されない、この場合はむしろ
すべての信管が「無毛」または「無番地」であることが
好ましいのである。信管をプログラミングする時に一連
番考が個、別アドレスとして付与されるから、そこで各
信管が個別に応答、プログラミング、検査並びに発射可
能となる。プログラム化された信管は通常、比較的短い
時間内に発射されるから、標識記憶装置のために必要な
桁数が極めて少いが、在来の方法では製造される信管の
数が当然のことながらすこぶる大きいので、桁数を極め
て大きくしなければならない。既に指定され、プログラ
ム化された信管が実際的理由から発−射されないような
場合には、指定またはプログラムの変更を行うことが全
く可能である。

信管の内部装置は、受信したエネルギ（Ｕ号およびデー
タ信号の混合信号からデータ信号を連続的に濾波して取
出すフィルタを具備することが好ましい。この種の装置
は、冒頭に述べた先行技術により原理的に公知である。

装填前の安全性と飛行中の安全性を改善する、本発明の
特殊な実施態様によれば、エネルギ信号から得た電源電
圧によってデータ受信器、データ処理装置および応答信
号送信器だけが給電されるが、本来の点火回路には給電
されない。

この処置は、冒頭に述べた先行技術においては必ずしも
遂行されない。

目的物ないしは生物の自動識別のために本発明により使
用される装置の質問装置と応答装置のあいだのデータ交
換を、敵側からの方向づけやプログラムの改変から守ら
なければならないことは、特に強調するまでもない。こ
の場合、目的物ないしは生物の自動識別装置に設けられ
る開放コード記憶・比較装置と自由にプログラム可能な
補助記憶装置とが有効な役割を果す。

以下、図面を参照して、この発明の一実施例を説明する
・ ８８１図は信管５と信管プログラミング装置２の空間的
相互関係を示す。この装置２は実質的に入出力装置、エ
ネルギ送信器、データ送信器、応答信号受信器およびデ
ータ処理装置から成る。

装置２から砲弾４に螺着された信管５への無線連絡は、
第１の無線チャネル６を介して行われる。信管５からグ
ログラミング装置２への応答信号の返信は、第２の無線
チャネル７を介して行われる。

第２図は信管５の断面図を示す。前方へ円錐形に細まる
金属部材１０の後端にねじ１１が設けてあって、このね
じ１）によって信管５を砲弾４に螺着できることが明ら
かである。信管５の内部に様々な空胴１２．１３．１４
があって、とりわけ通常の信管部品、例えば粉末装薬、
と−−ズ、電池、慣性発電機等の収容のために利用する
ことができ、適当な場所に信号受信器、データ受信器、
データ処理装置、電子点火装置、標識記憶装置および応
答信号発信器として配線された、例えば集積半導体回路
の形の電子回路１５がある。電子回路１５からアンテナ
線１６が、信管５の扁平な前端に取付は九アンテナ１８
に至る。このアンテナ１８はマイクロ波アンテナであっ
て、条導体方式で絶縁基板１７の上に取付けられ、また
は誘電体棒アンテナとして構成されている。

第２図による実施例では、プログラミング装置２に対す
る信管の回転方位にかｆｌわシなく、受信電界強さの最
小がない、完全な無線連絡を保証するために、アンテナ
１８は円偏波アンテナとして構成される。

特に電子点火装置の完全な機能が敵の電子的対策に影響
されることがないように、アンテナ線１６を適当に形成
することによって、砲弾の発射の時にアンテナ線が裂断
するようにすることができる・ 第３図はプログラミング装置２の内部構造と、信管内の
電子回路１５の構成図を示す、ｆログラミング装置２は
、エネルギ線６．１を送出するエネルギ送信器２１を具
備する。また質問装置２にデータ信号送信器２５があっ
て、データ信号発生器２４によって変調される。データ
信号発生器はとりわけ標識記憶装置２７と監視装置２６
から情報を受領する。ま九、その情報をデータ処理装置
２３に送る。更にデータ処理装置２３は応答信号受信器
２２からも情報を受領する。応答信号受信器２２は無線
チャネル１を介して点火回路１５から応答信号を受信す
る。応答信号受信器２２が受信した信号はデータ処理装
置２３で解析され、コード発生器２４から来るデータと
比較され、場合によっては表示される。データ処理装置
２３が誤りを判別すると、これが監視装置２６で解析さ
れ、例えばプログラミング操作の反復が起動される。

信管の内部の電子回路１５にはエネルギ受信器１５ノが
あって、エネルギ送信器２ノから入射したエネルギをそ
の他のユニ、トのための電源電圧に変換する。無線チャ
ネル６．２を介して伝送されるデータ信号はデータ信号
受信器１５２によって受信され、復号され、データ処理
装置１５３に送られる。データ処理装置１５３は−どの
ような信号を受信したかに従って一電子点火装置１５４
の調整、機能の検査、検出したデータの再伝送を生起す
る。このために応答信号発生器１５５が使用され、応答
信号送信器１５２を適当に変調する。中央クロックツｅ
ルス発生器１５６が、データ信号受信器１５２によって
受信された信号から全データ処理過椙に対するクロ、ク
パルスを得て、これを個々の二二、トに分配する。

理解の便宜上、図面に別々に示した無線チャネル６．１
　、６．２および７は実用上はそれぞれプログラミング
装置２ｔたは信管５の各々唯１個のアンテナによって、
放射または受信することができる。両方向の情報伝送に
よって、高周波伝送を検査し、プログラム化したデータ
を返送および検査し、点火論理回路（例えば時限装置）
の完全な機能を検査することが可能である。

第４図はマイクロ波領域のエネルギ信号とデータ信号の
ための受領回路の実施態様を示す。

高周波に適した誘電体４２、例えば酸化アルミニウム、
ポリ四フッ化エチレン等から成シ、背面の全面に金属化
４３を備えた基板が認められる。背面の金属化４３とし
て、例えば信管自体の扁平な前端を利用することができ
る。誘電体４５の上に正方形金属面の形の受信アンテナ
４５がある。アンテナ４５から別の金属面４２へ、２個
のダイオード４６が接続される。金属面４７は接続導体
４８を介して別の金属面４９と結合され、該金属面４９
から接続線４１０か半導体回路４４に通じる。

２個の金属面４７．４９および結合する導体トラック４
８がＣＬＣ回路を構成する。このＣＬＣ回路は濾波回路
の働きをし、受信アンテナ４５によって受信され、ダイ
オード４６で整流されたマイクロ波エネルギが半導体回
路４４の動作電圧として適合するように、９れを濾波踵
平滑化する。

ま念ＬＣ直列回路の形の結合装置４１１が認められる。

マイクロ波によって伝送され、受信アンテナ４５によっ
て受信され九変調エネルギが、上記の結合装置４１１に
よってダイオード４６の出力から取出されて、データ信
号として半導体回路４４に直送される。

第４図には受信アンテナ、整流回路、半導体回路が単一
の基板の上に配設されているが、信管に適用する場合は
信管の先端にアンテナを配設する一方、残余の部品は信
管の内部に保護して配設することが好ましい、連絡は既
に述べたように、アンテナフィーダを介して行われる。

゛第５図は第４図に示し九受信回路の電気１回路図を示
す。受信アンテナ５５の２個の接続端子のうちの一方は
電気的中性点の働きをし、他方の接続端子に２個のダイ
オード５６．１　、５６．２が倍電圧整流回路として接
続される。２個のダイオードの出力に充電コンデンサ５
１．１．５７．２が電気的中性点に対向して接続され、
一方、電流はフィルタテ、−りｓａ、１．ｓｓ・２と別
のフィルタチ冒−り５１０．１を経て半導体回路の電源
端子に流れる。その際電源直流電圧シが発生する・また
ダイオード５６．２の出力に結合装置５１１が結合され
、フィルタコンデンサ５１．２に生じる混合信号から、
マイクロ波によって受信され九変調を取出し、デー−信
号Ｕｉｎｆとして半導体回路４４に送る。

【図面の簡単な説明】

纂１図は信管と信管プログラミング装置の斜視図、第２
図は砲弾の信管の断面図、第３図は信管の外部装置と内
部装置の構成図、第４図はマイクロ波送受信回路装置の
平面図、第５図は受信回路の電気等価回路図を示す。 １・・・大砲、２・・・信管の外部の装置、４・・・砲
弾、５・・・信管、６・・・データ信号、７・・・応答
毎号、１５・・・信管の内部の装置、１８・・・アンテ
ナ。 第１頁の続き ［相］発　明　者　ライナー・シュトリーソエルドイツ
連邦共和国デー−６９００ハ イデルベルク・イム・シュネプ フエングルント８ ０発　明　者　フリードリツヒ・メルチオールドイソ連
邦共和国デー−６９４１ラ ウデンバツハ・レーメルベーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）信管（５）の内部の装置（Ｉ５）が電源電圧発生の
   ための整流器を備えたエネルギ受信器とデータ受信器と
   データ処理装置と電子点火装置とから成り、信管（５）
   の外部の装置（２）がエネルギ送信器と入出力装置とデ
   ータ送信器とから成っていで、信管（５）の外部の装置
   （２）から信管（５）の内部装置（１５）へマイクロ波
   データ信号とマイクロ波エネルギ信号（６）を伝送する
   ことによって、砲弾の電子信管の機能を調整ないしは監
   視する装置において、信管（５）を着持する砲弾（４）
   を大砲（１）に装填する前または装填する時にマイクロ
   波信号（ｅ、ｙ）の伝送が行われ、かつエネルギ信号と
   データ信号（６）が共同で同時に伝送されるように、前
   記信管（５）の外部の装置（２）が構成され、前記信管
   （５）の内部装置（１５）が補助的に応答信号送信器を
   具備（−１前記１１ｅ（５）の外部装置（２）が補助的
   に応答１ｇ号受信器を有し、前記データ信号（６）と応
   答１６号（７）によって情報が両方向に伝送および交換
   され、前記エネルギ信号、データ信号および応答信号の
   受信または送信のために、それぞれ唯１個のアンテナ（
   １８）が前記信管（５）およびこの信管の外部装置（２
   ）に設けられていることを特徴とする砲弾信管の調整監
   視装置。 ２）所定のデータ信号の伝送に従って、予めグロダラム
   化され調整された信管データと電子点火装置の完全な機
   能を検査し、かつ返信する回路装置を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３）前記信管（５）のアンテナが円偏波型であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   装置。 ４）前記アンテナ（１８）が誘電体棒°アンテナとして
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の装置。 ５）前記アンテナ（１８）が前記信管（５）の扁平な前
   端に固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のいずれかｌに記載の装置。 ６）前記信管（５）の前記アンテナ（１８）と前記信管
   （５）の繭記内部電子装置（１５）のあいだの結合線が
   、高い加速のもとで破壊されることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項に記載の装置。 ７）前記信管（５）の前記内部装置（１５）が、信管調
   整データの伝送の際に個別標識をロードする標識記憶装
   置を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第６項のいずれかｌに記載の装置。 ８）前配信管（５）の前記内部装置（１５）が、受信し
   九混合信号からデータ信号を連続的に濾波して取出すフ
   ィルタを具備することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第７項のいずれかｌに記載の装置。 ９）エネルギ信号から得た電源電圧がデータ受信器、デ
   ータ処理装置、応答信号送信器にだけ供給されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれ
   か１に記載の装置１ＩｔＯ