Dispositivo y procedimiento para determinar la velocidad inicial de un proyectil.

Dispositivo (10) para determinar la velocidad inicial (V0) de un proyectil (1) al salir del cañón de arma (11),

con una bobina (12) que, visto en dirección de movimiento del proyectil (1), se puede disponer después de la sección transversal de la boca alrededor de un eje longitudinal (11.1) del cañón de arma (11), con un dispositivo de suministro (15) para aplicar una corriente (I) en la bobina (12) a fin de generar un campo magnético (H), así como con un dispositivo de evaluación (16) configurado para detectar en la bobina (12) un pulso de tensión (U (t) ) que es inducido al pasar el proyectil (1) a través del campo magnético de la bobina (12), registrándose dos puntos predefinidos (P1, P2) del pulso de tensión (U (t) ), determinándose el intervalo de tiempo (TZ) entre los dos puntos (P1, P2) y calculándose a partir del intervalo de tiempo (TZ) la velocidad inicial (V0) del proyectil (1), caracterizado porque la duración del pulso de tensión de la bobina (12) está en correlación con la velocidad inicial (V0) y la longitud (L) del proyectil (1), porque el desarrollo del pulso de tensión (U (t) ) y la posición de los puntos predefinidos (P1, P2), que dependen del tipo de proyectil (1), están predefinidos en una memoria (18.5), en un registro o en una tabla y porque el dispositivo de evaluación (16) obtiene información sobre el proyectil (1) que se va a disparar, que es transmitida por un ordenador principal o por un dispositivo de medición.

Dispositivo y procedimiento para determinar la velocidad inicial de un proyectil

La invención se refiere a un dispositivo para determinar la velocidad inicial de un proyectil según la reivindicación 1 y a un procedimiento para determinar la velocidad inicial de un proyectil según la reivindicación 13.

Se reivindica la prioridad de la solicitud de patente suiza con el número 20030961/03 del 28 de mayo de 2003.

La velocidad inicial de un proyectil se identifica usualmente en artillería con V0 y se denomina también velocidad V0. En este caso se trata de la velocidad, a la que un proyectil disparado por un arma de cañón se mueve en su trayectoria relativamente respecto al cañón de arma al salir del cañón de arma.

En el marco de la presente descripción se debe entender por el término "arma de cañón" tanto cañones como lanzamisiles. Por el término "proyectil" se debe entender todos los misiles que pueden ser disparados desde un cañón de arma, o sea, proyectiles balísticos y proyectiles al menos parcialmente autopropulsados. Por proyectiles balísticos se entiende proyectiles convencionales que detonan al impactar, así como proyectiles de temperatura ajustable o proyectiles programables que detonan, por ejemplo, durante el vuelo. Los proyectiles pueden estar estabilizados por rotación y/o por aletas y pueden estar configurados, por ejemplo, como proyectiles sabot, como proyectiles primarios que presentan varios proyectiles secundarios o como proyectiles de ejercicio con núcleo y envuelta.

De la velocidad V0 dependen, entre otros, la duración del vuelo, la distancia de tiro y la posición del punto de impacto. El conocimiento preciso de la velocidad inicial V0 es importante en particular en relación con los proyectiles programables, ya que el momento de la transmisión de un código de programación a un proyectil con el fin de conseguir el efecto deseado del arma va a depender de la velocidad inicial V0. La velocidad inicial V0 depende también del peso y de la temperatura de la carga propulsora.

Una velocidad inicial teórica V0 (theor) se puede calcular si se conocen todos los datos, relevantes en este sentido, sobre el arma o el cañón de arma y sobre el proyectil que se va a disparar. En realidad, la velocidad inicial V0 difiere casi siempre de la velocidad inicial V0 (theor) calculada teóricamente, entre otros, porque tanto el arma o el cañón de arma como el proyectil no coinciden exactamente con los datos que sirven de base para el cálculo. En particular, la velocidad V0 se reduce como resultado del deterioro del cañón de arma. Por tanto, es indispensable medir la velocidad inicial real respectivamente durante el disparo para corregir, dado el caso, el acimut y la elevación del cañón de arma en relación con el objetivo que se va a combatir y/o para programar de manera correspondiente el proyectil o al menos los proyectiles siguientes.

Para medir la velocidad real V0 se conocen distintos dispositivos y procedimientos. La medición de la velocidad V0 se basa a menudo en el principio de barreras. Tal medición V0 es conocida por el documento EP-0108973-A1. En este caso se usan dos bobinas dispuestas, visto en dirección de vuelo del proyectil, a una distancia mutua conocida, específicamente después de la sección transversal de salida del cañón de arma. Estas bobinas o su distancia mutua forman una línea base de medición. En general, las bobinas están dispuestas al menos aproximadamente de manera concéntrica respecto al eje longitudinal del cañón de arma, y su diámetro interior es un poco mayor que el calibre del cañón de arma. Las bobinas están conectadas a fuentes de corriente, de manera que en la zona de cada bobina se crea un campo magnético y se puede detectar una tensión inducida al pasar el proyectil. Cuando un proyectil vuela a través de la zona de las bobinas, el campo magnético se perturba y la tensión detectable varía en función de la posición relativa del proyectil respecto a la bobina.

Este dispositivo de dos bobinas para la medición V0, conocido previamente, presenta algunas desventajas, de las que se mencionarán brevemente a continuación las más importantes. Como resultado de la disposición de dos bobinas, el dispositivo tiene un peso proporcionalmente alto y un gran volumen. Los gastos por concepto de aparatos adicionales son también proporcionalmente grandes debido a la disposición de dos bobinas, ya que se necesita un canal de evaluación para cada bobina. Además, el dispositivo debe presentar una longitud determinada para una medición V0 precisa, ya que la distancia de las bobinas está determinada, entre otros, por la longitud del proyectil que se va a disparar en cada caso. Por tanto, si desde un cañón de arma se han de disparar también proyectiles largos, por ejemplo, proyectiles subcalibrados, las bobinas estarán más separadas una de otra, estando más separada en particular la segunda bobina de la boca del cañón de arma. Las bobinas se pueden dañar fácilmente en cualquier caso, y el peligro de daño de las bobinas aumenta mientras más separadas estén del cañón de arma. Si se intenta disparar munición subcalibrada, se han de tomar medidas constructivas costosas para impedir dañar las bobinas mediante los componentes del sabot que se separan del proyectil real inmediatamente después de efectuarse el disparo. Si se han de disparar sólo proyectiles cortos, no se necesitaría entonces una línea base de medición larga, y las bobinas se podrían disponer a una distancia relativamente pequeña entre sí. Sin embargo, existe el peligro de que ambas bobinas influyan una sobre otra respecto a los efectos electromagnéticos que se producen en su zona e impidan así una medición V0 precisa, o hagan que ésta requiera un equipamiento costoso.

Por la solicitud de patente GB-2200215 es conocido un dispositivo para la ejecución de una medición V0, en el que no se usan dos bobinas, sino sólo una única bobina. Esta bobina está dispuesta directamente delante de la sección transversal de la boca. Por tanto, ésta se encuentra alrededor o en el cañón de arma y tiene corriente, de manera que en la zona de la bobina se crea un campo magnético. Al igual que en el dispositivo de dos bobinas descrito arriba, al pasar el proyectil a través de la bobina se detecta una tensión inducida que varía con el tiempo. Con este dispositivo de una bobina se evitan ciertas desventajas del dispositivo de dos bobinas, en particular sus dimensiones y su peso relativamente grandes, se elimina prácticamente el peligro de daño, se excluye una interferencia mutua de varias bobinas y sólo es necesario un canal de evaluación. Sin embargo, este dispositivo tiene la desventaja de que el campo magnético, a través del que se mueve el proyectil, es perturbado en este caso por el cañón de arma. Además, en las armas modernas se generan en el cañón de arma temperaturas muy altas de hasta 600ºC. Las bobinas con devanado de cobre, como las usadas preferentemente, no se podrían usar en caso de una disposición en el cañón de arma, ya que éstas se pueden usar sólo a temperaturas de hasta 250ºC aproximadamente. Otra desventaja de esta disposición radica en que el campo magnético de la bobina es perturbado y amortiguado por el cañón de arma. Tal disposición tiene entonces una sensibilidad reducida. La tensión inducida tiene una amplitud menor y la evaluación de tal señal "pequeña" es imprecisa.

Asimismo, por el documento JP-05164760 es conocido un dispositivo para la ejecución de la medición V0, que presenta también sólo una bobina. Como es usual, la bobina está dispuesta coaxialmente respecto al cañón de arma, pero se encuentra en el propio cañón de arma, a saber, cerca de la sección transversal de salida de los proyectiles, visto en dirección del eje longitudinal del cañón de arma. El diámetro interior de la bobina es mayor que el diámetro interior del cañón de arma, de manera que la superficie interior cilíndrica, continua en caso contrario, del cañón de arma queda interrumpida por un espacio de aire en la zona de la bobina. Los proyectiles que se van a disparar presentan en su circunferencia un anillo ferromagnético. La longitud axial del espacio de aire o del anillo ferromagnético forma la línea base de medición. Se mide el desarrollo de la variación del campo magnético de la bobina. Al pasar el anillo ferromagnético a través de la zona de la bobina o del espacio de aire se produce un cortocircuito en el circuito magnético, la intensidad del campo aumenta y, por tanto, se puede detectar un cambio de corriente de tipo pulsado. Dado que la línea base de medición o el anillo ferromagnético... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (10) para determinar la velocidad inicial (V0) de un proyectil (1) al salir del cañón de arma (11) , con una bobina (12) que, visto en dirección de movimiento del proyectil (1) , se puede disponer después de la sección transversal de la boca alrededor de un eje longitudinal (11.1) del cañón de arma (11) , con un dispositivo de suministro (15) para aplicar una corriente (I) en la bobina (12) a fin de generar un campo magnético (H) , así como con un dispositivo de evaluación (16) configurado para detectar en la bobina (12) un pulso de tensión (U (t) ) que es inducido al pasar el proyectil (1) a través del campo magnético de la bobina (12) , registrándose dos puntos predefinidos (P1, P2) del pulso de tensión (U (t) ) , determinándose el intervalo de tiempo (TZ) entre los dos puntos (P1, P2) y calculándose a partir del intervalo de tiempo (TZ) la velocidad inicial (V0) del proyectil (1) , caracterizado porque la duración del pulso de tensión de la bobina (12) está en correlación con la velocidad inicial (V0) y la longitud (L) del proyectil (1) , porque el desarrollo del pulso de tensión (U (t) ) y la posición de los puntos predefinidos (P1, P2) , que dependen del tipo de proyectil (1) , están predefinidos en una memoria (18.5) , en un registro o en una tabla y porque el dispositivo de evaluación (16) obtiene información sobre el proyectil (1) que se va a disparar, que es transmitida por un ordenador principal o por un dispositivo de medición.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de evaluación (16) comprende medidores de tiempo (16.7) para poder determinar el intervalo de tiempo (TZ) de los dos puntos (P1, P2) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de evaluación (16) comprende un circuito comparador (16.2, 16.3) configurado de manera que emite un primer impulso al registrarse un primer punto (P1) de los dos puntos predefinidos (P1, P2) y emite un segundo impulso al registrarse el segundo punto (P2) de los dos puntos predefinidos (P1, P2) , correspondiendo el intervalo de tiempo (TZ) a la duración entre el primer impulso y el segundo impulso y siendo los impulsos preferentemente señales TTL.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el circuito comparador (16.2, 16.3) está configurado de manera que realiza una comparación con la amplitud de tensión de un primer valor umbral (U1) al registrarse el primer punto (P1) de los dos puntos predefinidos (P1, P2) y realiza una comparación con la amplitud de tensión de un segundo valor umbral (-U1) al registrarse el segundo punto (P2) de los dos puntos predefinidos (P1, P2) .

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo de suministro (15) comprende una fuente de corriente constante.

6. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de evaluación (16) comprende un convertidor analógico-digital (16.4) para explorar el pulso de tensión (U (t) ) y convertirlo en valores digitales.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de evaluación (16) comprende un dispositivo de procesamiento digital (16.7) configurado de manera que registra dos puntos predefinidos (P1, P2) del pulso de tensión (U (t) ) al evaluarse valores digitales correspondientes mediante una comparación con valores predefinidos almacenados.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el pulso de tensión (U (t) ) presenta un primer segmento de curva (K1) , un paso por cero y un segundo segmento de curva (K2) , estando en correlación el paso por cero con el momento (t=ta) , en el que el proyectil (1) se encuentra en el centro de la bobina (12) .

9. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el primer punto (P1) de los dos puntos predefinidos (P1, P2) está situado en la zona del primer segmento de curva (K1) y el segundo punto (P2) de los dos puntos predefinidos (P1, P2) está situado en la zona del segundo segmento de curva (K2) .

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el pulso de tensión (U (t) ) tiene un desarrollo que depende del diámetro de bobina (D) , de las dimensiones (L, DG) del proyectil (1) , de la permeabilidad (jr) del proyectil (1) y de la corriente (I) .

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque hay una variable de correlación predeterminable (K) entre la velocidad inicial del proyectil (1) y el intervalo de tiempo (TZ) de los dos puntos (P1, P2) , que se usa en el cálculo de la velocidad inicial (V0) .

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el dispositivo de evaluación (16) comprende medios (16.7) para poder realizar un cálculo de compensación entre la velocidad inicial (V0) y el intervalo de tiempo (TZ) para cada nuevo tipo de proyectil (1) .

13. Procedimiento para determinar la velocidad inicial de un proyectil (1) al salir de un cañón de arma (11) , estando dispuesta una bobina (12) , visto en dirección de movimiento del proyectil (1) , después de la sección transversal de la boca alrededor de un eje longitudinal (11.1) del cañón de arma (11) , con los siguientes pasos:

- alimentar una corriente (I) a la bobina (12) para generar un campo magnético (H) ,

- mover el proyectil (1) a través del campo magnético (H) de la bobina (12) ,

- detectar un pulso de tensión (U (t) ) que se induce al pasar el proyectil (1) a través del campo magnético (H) de la bobina (12) y cuya duración está en correlación con la velocidad inicial (V0) y la longitud (L) del proyectil (1) ,

- determinar el intervalo de tiempo (TZ) entre dos puntos (P1, P2) del pulso de tensión (U (t) ) , estando predefinidos los puntos (P1, P2) , así como estando predefinidos el desarrollo del pulso de tensión (U (t) ) y la posición de los puntos predefinidos (P1, P2) , que dependen del tipo de proyectil (1) , en una memoria (16.5) , en un registro o en una tabla,

- transmitir la información sobre el proyectil (1) que se va a disparar al dispositivo de evaluación (16) desde un ordenador principal o desde un dispositivo de medición,

- proporcionar una variable de correlación (K) que sea característica del tipo de proyectil (1) , y

- determinar la velocidad inicial (V0) del proyectil (1) mediante el uso de la variable de correlación (K) y del intervalo de tiempo (TZ) .

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el tipo de proyectil (1) se detecta automáticamente o se introduce manualmente.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el pulso de tensión (U (t) ) se somete a una conversión analógico-digital antes de determinarse el intervalo de tiempo (TZ) .