用于将能量传输到一个射弹上的方法和装置 |
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| 申请号 | CN201180004956.3 | 申请日 | 2011-01-28 | 公开(公告)号 | CN102686969A | 公开(公告)日 | 2012-09-19 |
| 申请人 | 莱茵金属防空股份公司; | 发明人 | H·R·弗里克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种将 能量 传输到一个射弹（7）上的方法和装置。建议，电感地和/或电容地实施将能量传输到一个射弹（7）上。兹建议，将一个波 导管 （4）用于能量传输，因为电 磁场 在一个 波导 管中集中。在这种情况下采用的能量传输系统（1）在此至少包括一个波导管（4），它在炮口的区域内例如处在或集成在一个炮口 制动 器（3）与一个炮管（2）之间。一个用于能量传输的发射 耦合器 （5）在此由一个 信号 发生器（6）供电。而射弹（7）至少具有一个 传感器 （8），它接收信号并给一个在射弹（7）中的 存储器 （9）充电。在扩展形式中，该系统（1）的各组件也用于V0测量和射弹（7）的编程。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在穿过一个炮管（2）、炮口制动器（3）等期间借助一个能量传输系统（1）将能量传输到一个射弹（7）上的方法，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 用于将能量传输到一个射弹上的方法和装置技术领域背景技术[0002] 对于可编程的弹药来说，必须给射弹提供用于集成在其中的电子系统和用于起动引爆链的能量。为此各种不同的弹药具有小的提供所需能量的电池。其他的则在发射之前进行编程并供以能量。如果例如储存期间或在武器中的充电期间持续地提供能量，则在电子系统发生故障时可能导致无意的炮弹离解。因此使用如电池那样的简单蓄能器有时是不适用的。 [0003] 因此由于安全原因推荐，只在时间上邻近发射时才准备好给射弹供给能量，例如在引爆炸药之后且在离开一个炮管的炮口出口之前。借此确保，弹药在发射之前不可能自动地引起起爆，因为它没有为此所需的能量。 [0005] 按照DE 488 866A，在发射位置经由外部触点给引爆装置的一个电容器充电。按照DE 10 2007 007 404 A的教导，已在前管安全性结束之后，亦在操作时间结束之前约两秒钟给一个引爆电容器充电。按照DE 26 53 241 A，感应地经由一些电磁线圈在发射之前给引爆电容器充电。 [0006] 利用US 4 144 815 A描述一种能量传输装置，其中炮管用作微波导管，从而在点火之前传输能量和数据。一个接收天线在引爆装置上接收射入的信号并且经由一个转换开关将其或是引导到一个整流装置或是引导到一个起解调器作用的滤波器，它从到达的信号中滤出数据。整流装置在这里用于从到达的信号中产生一个然后被存储起来的电源电压。 [0007] 在DE 31 50 172 A中，在炮弹充电之前或充电时感应地提供电源电压。 [0009] CH 586 384 A这样描述一种方法，其中通过线性的发射加速度，一个软铁环和一个环形的永久磁铁相对于一个感应线圈沿发射轴线方向移动，借此在线圈中产生一个给一个电容器充电的电压。为了安全性，则利用CH 586 889A，该单元设有一个传送安全装置，它只有通过在发射时的加速度或一个高的加速度才被破坏。 [0010] 在这方面不利的可能是，利用射弹在炮管中的加速度，因为该加速度不能精准地进行控制。这引起不同的充电能量，从而就在路途上而言给射弹提供了过多的或甚至过少的能量。过少的能量具有的缺点是，不确保功能能力。另一缺点是复杂的继而占用空间的用于将机械能转换成电磁能的转换机构。此外在发射期间对炮弹的高的环境影响（发射时的冲击、横向加速度和涡旋）情况下，该机构可能被损坏。为了排除这个机构，需要一些结构上的措施，它们不仅使弹药更昂贵，而且在射弹中还需要其他的空间并且使射弹变得更重。 [0011] DE 25 18 266 A以及DE 103 41 713 A建议了一些在炮弹头中的发生器。对此备选的方案是使用压电晶体，如在DE 77 02 073A、DE 2539 541 A或DE 28 47 548A中建议和实施的那样。 发明内容[0012] 最后提到的在此已涉及的方法是，以一个能量传输系统取代已知的能量转换机构，该能量传输系统本身最迟在穿过炮口时给射弹加载所需要的能量。 [0013] 本发明的目的在于，提供一种系统，能够简单构造地实现一种最优的能量传输。 [0015] 在此本发明从这样的构思出发，即电感地和/或电容地实施能量传输。兹建议，将一个波导管用于能量传输，因为电磁场在一个波导管中集中。在这种情况下采用的能量传输系统在此至少包括一个波导管、一个用于能量传输的发射耦合器，它由一个信号发生器供电。而射弹至少具有一个传感器，它接收信号并给一个在射弹中的存储器充电。用于能量传输的波导管可以是炮管、炮口制动器或一个在炮管终端与炮口制动器起端之间的附加的部件或也可以安装在炮口制动器的端部。在一个炮口制动器与一个炮管之间的炮口区域内的集成已证明是优选的，如果例如设定炮弹或射弹的编程的话。 [0016] 信号发生器（例如振荡器）提供一个具有恒定的在波导管的最小极限频率以下运行的中间频率的信号。通过给定发射耦合器（线圈、偶极子等）的几何形状和类型激发多种波导管模式（TEmn，其中m=0、1、2…和n=1、2、3…）。信号发生器或是在持续运行（CW运行）中产生一个载波或是产生一个调制的信号。 [0017] 由DE 10 2006 058 375 A已知使用一个波导管在极限频率以下用于测量一个射弹等的炮口速度。该文献建议，将炮管或发射管和/或炮口制动器的各部分用作为波导管（一个具有一种特定横截面形状的管适合用作为波导管，它具有一个非常良好地导电的壁。技术上广泛流行的特别是矩形和圆形的波导管），但它在所涉及的波导管模式的极限频率以下运行。但不认为用作能量传输系统。 [0018] 在本发明的扩展形式中设定，波导管也用于V0测量而不仅用于能量传输。可以优选在射弹之前和/或之后测量或确定炮口速度本身。在射弹之前测量时要考虑这样的事实，即射弹的尖端在穿过波导管时影响电磁场。在射弹之后测量时利用底部的基本上平的或平面的面，由此与射弹尖端的形状无关地实现测量。在这种情况下底部影响电磁场。相应的变化通过一个在波导管中的接收耦合器进行检测并且输给一个评价装置。由WO 2009/141055A1已知一种此类的方法。在一个本身得到振荡器的信号的发射耦合器与一个接收耦合器之间的间距是可变的并且可以按照波导管的模式选择分别进行选择，但取决于波导管的孔径、内尺寸以及频率。 [0019] 此外可以将能量传输与射弹的编程相组合，射弹的编程本身是一个平行申请的主题。对于可编程的弹药，必须将关于其起爆时间和/或飞行路线的信息传送给射弹。具有用于编程的频率的信号在这种情况下也处在所涉及的波导管模式的极限频率以下。为了编程与炮口速度V0的数值无关，在这种情况下还应该频率>0Hz。这导致，缓慢的和快速的射弹的V0都对编程没有影响。以用于射弹的相应的信息调制频率的载波，然后将调制的信号引向在波导管中的发射耦合器。发射耦合器现在激发在波导管中的相应的电磁场。如果射弹穿过波导管，射弹借助一个位于射弹中的接收耦合器无接触地以电容的和/或电感的耦合接收信号。当然，用于能量传输的装置集成在用于编程的装置之前并且这样选择两者的间距，以致也可以很有成效地进行编程。附图说明 [0020] 拟借助一个实施例连同附图更详细地说明本发明。在各示意图中： [0021] 图1一种能量传输系统， [0022] 图2能量传输系统与一个V0测量的组合， [0023] 图3用于描绘能量传输和/或V0测量的流程的过程图， [0024] 图4利用射弹编程的一种扩展。 具体实施方式[0025] 图1示出一个在这里集成在一个炮管2的一个终端2′与一个炮口制动器3（不是前提条件）之间的能量传输系统1。能量传输系统1包括至少一个波导管4（和/或一些波导管部分）以及至少一个发射耦合器5，它由一个振荡器6供以一种频率f2。用7标记一个射弹，在通过能量传输系统1时要向射弹传输能量。波导管4在此可以是炮口制动器3的延长部分3′或炮管终端2的组成部分。在该实例中波导管4是一个单独的元件，它集成在炮管2与炮口制动器3之间。 [0026] 图2示出图1的能量传输系统1与一个V0测量的组合。在优选的实施形式中，将同一发射耦合器5用于V0测量，用10表示一个为V0测量所需要的在波导管4中的接收耦合器，它与一个评价装置11电接通。一个另外的振荡器12供给一个另外的具有用于V0测量的频率f1的信号。 [0027] 现在借助按图2的其中一种优选的实施形式，亦即在V0测量和能量传输的一种可能的组合中，总体上描述功能方式或方法。 [0028] 具有频率f1的信号设置用于V0测量而具有频率f2的信号设置用于能量传输。两个频率f1和f2处在所涉及的波导管模式的极限频率以下继而小于极限频率，并且可以适用f1≠f2或f1=f2。 [0029] 如果用于测量和能量传输的（同一f1=f2）频率已是最优的，则用于V0测量和能量传输的频率f1和f2被优选优化。为了不仅测量而且能量传输均与V0的数值无关，应该是频率>0Hz。这导致，缓慢的和快速的射弹的V0始终以同一精度进行测量，这关于能量传输也是如此。 [0030] 如果射弹7穿过波导管4，则可以在能量传输之前和/或之后，以已知的方式和方法测量炮口速度V0。为了能量传输，射弹7具有一个传感器8，它接收具有频率f2的信号并且给一个在射弹7中的存储器9充电。射弹7在飞过时得到需要的能量，从而存储器9在离开波导管4之后被充电。 [0031] 图3示出能量传输也与V0测量相组合的流程的概览图。如果未设置V0测量，则只选择路径“能量传输”。相反如果考虑利用同一波导管不仅测量而且还能量传输，则原则上提供四个不同的方法方案：首先V0测量与紧接着的能量传输或首先能量传输与紧接着的测量或分别被一个V0测量包封的能量传输或并行的V0测量和能量传输。只要构件/波导管的数量允许，就可以多次运行包括能量传输或V0测量的各步骤，直到炮弹或射弹7再从波导管4射出并接着例如穿过炮口制动器。 [0032] 在图4中示出关于一个编程装置20的补充。在此该编程装置可以将同样由V0测量和/或能量传输准备好存在的发射耦合器5用于编程。优选一个另外的信号发生器13建立用于编程的载波信号f3。接着用于炮弹或射弹的信号被调制14并经由发射耦合器5或一个另外的发射耦合器15加给或传输给一个包含在射弹7中的接收耦合器16。一个另外的与一个在波导管区域4内的接收耦合器18电连接的接收单元17可以用于提供一个用于正确编程控制信号。 |
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