BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Drücken. Insbesondere eignet sich diese Vorrichtung zum Messen des Luft- oder Gasdruckes, der beim Abfeuern einer Rohrwaffe auftritt, um die Kadenz der Waffe zu bestimmen und die Anzahl der abgefeuerten Schüsse zu zählen.
Es ist üblich, die Kadenz einer Feuerwaffe mit Hilfe eines Kontaktmikrophons zu bestimmen. Diese bekannten Kontaktmikrophone haben sich als unzuverlässig erwiesen. Insbesondere bei sogenannten Zwillingsgeschützen oder Mehrrohrwaffen besteht die Gefahr, dass bei gleichzeitiger Schussabgabe aus beiden Rohren oder durch das Prellen der Membrane des Mikrophons zuviel oder zuwenig Schüsse gezählt werden, wodurch auch die Kadenz falsch bestimmt wird.
Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der die Kadenz einer Feuerwaffe und die Anzahl der abgefeuerten Schüsse zuverlässiger als bisher bestimmt werden kann und die sich insbesondere für Zwillingsgeschütze und Mehrrohrkanonen eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung verwendet wird, welche durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: - Die Vorrichtung besitzt eine Topfmembrane, bestehend aus einer Scheibe, welche über eine balgförmige Feder mit einer zylindrischen Hülse verbunden ist.
- Die Vorrichtung weist einen Flansch auf der den Hohlraum der Topfmembrane abschliesst.
- Die Vorrichtung enthält einen induktiven Weggeber, bestehend aus einer Induktionsspule und einem darin verschiebbaren Kern, wobei der Weggeber einerseits an der Scheibe der Topfmembrane und andererseits am Flansch befestigt ist, um bei Druckschwankungen die Verschiebung der Scheibe gegenüber dem Flansch zu messen.
Vorzugsweise bestehen Scheibe, Feder und Hülse der Topfmembrane aus einem Stück, wobei die balgförmige Feder zwei zueinander parallele, ringscheibenförmige, federnde Wände aufweist, welche durch einen radialen äusseren und zwei radiale innere Einstiche gebildet werden. Die Spule ist vorzugsweise axial verschiebbar am Flansch befestigt und es sind Mittel vorhanden, um die Induktionsspule axial zu verschieben. Der in die Induktionsspule hineinragende Kern ist an der Scheibe der Topfmembrane befestigt. Zwischen der Scheibe, der Topfmembrane und dem Flansch ist vorzugsweise ein Uberlastring angeordnet, um eine Beschädigung der Messvorrichtung durch Überbeanspruchung zu verhindern.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Bestimmung der Kadenz einer Rohrwaffe ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen induktiven Druckgeber zur Bestimmung der Kadenz einer Feuerwaffe.
Dieser Druckgeber 10 weist eine Topfmembrane 11 auf, die aus einer runden Scheibe 12, einer zylindrischen Hülse 13 und einem Federelement 14 besteht, wobei diese drei Teile aus einem einzigen Stück hergestellt werden, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Durch einen radialen Einstich 15 von aussen und zwei radiale Einstiche 16 von innen entstehen zwei dünne Wände 17, welche die zylindrische Hülse 13 mit der Scheibe 12 verbinden. Diese drei Einstiche 15 und 16 zu beiden Seiten der dünnen Wände 17, bilden zusammen mit diesen dünnen Wänden 17 das Federelement 14. Von der Wandstärke dieser dünnen Wände 17 hängt die Steifigkeit der Feder 14 ab und von der Steifigkeit dieser Feder 14 hängt das Verhalten der Topfmembrane 11 ab. Insbesondere kann durch die Wandstärke und die Form der dünnen Wände 17 die Eigenfrequenz der Topfmembrane 11 wesentlich beeinflusst werden.
Diese Topfmembrane 11 ist auf einem Flansch 18 mit Hilfe einer Anzahl Schrauben 19 befestigt. Auf diesem Flansch 18 ist ein Ring 20 konzentrisch zur Topfmembrane 11 aufgesetzt, der als Überlastring die Aufgabe hat, die Topfmembrane gegen zu hohe Drücke zu schützen. Mit Hilfe eines Bridenringes 21 ist eine Stellhülse 22 drehbar im Flansch 18 gelagert. Diese Stellhülse 22 weist ein Innengewinde auf, in das eine Gewindehülse 23 eingeschraubt ist.
Die Gewindehülse 23 weist an ihrem oberen Ende einen Schlitz 24 auf, in welchen ein Vorsprung 25 der Scheibe 12 hineinragt und die Gewindehülse gegen Drehung sichert.
Die Gewindehülse 23 lässt sich durch Drehen der Stellhülse 22 axial verschieben, da die Stellhülse 22 nur drehbar, aber nicht axial verschiebbar zwischen dem Flansch 18 und dem Bridenring 21 gelagert ist. In der Gewindehülse 23 ist eine induktive Messspule 26 eingesetzt, z. B. eingeklebt, in der eine Kernstange 27 verschiebbar geführt ist. Diese Kernstange 27 ragt in eine zentrale Bohrung 28 der Scheibe 12 hinein. Die Kernstange 28 kann entweder in diese Bohrung 28 eingeschraubt und durch eine Mutter 29 und einen Federrring 30 gesichert sein, oder die Kernstange 28 kann mit Hilfe einer nicht dargestellten Feder gegen das Zentrum der Scheibe 12 angedrückt werden. Ein erster Dichtungsring 31 ist zwischen der zylindrischen Hülse 13 der Topfmembrane 11 und dem Flansch 18 eingesetzt und ein zweiter Dichtungsring 32 ist zwischen dem Flansch 18 und der Stellhülse 22 eingesetzt.
Durch diese beiden Dichtungsringe 31 und 32 ist der Innenraum 34 des Mikrophons 10 gegenüber der Atmosphäre vollständig abgedichtet. Die zylindrische Hülse 13 der Topfmembrane 11 weist noch eine Bohrung 33 auf, in welche eine Einbauapparatedose oder Steckdose 33' eingesetzt ist, welche den elektrischen Anschluss des Weggebers 26, 27 gewährleistet. Der Bridenring 21 ist durch Schrauben 35 am Flansch 18 befestigt. Der Flansch 18 besitzt nicht dargestellte Gewindelöcher um die Vorrichtung bei der Feuerwaffe zu befestigen.
Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht eine exakte Erfassung der Kadenz einer Waffe und eignet sich zur Schusszählung. Die Wirkungsweise dieses Druckgebers ist wie folgt:
Der Druckgeber 10 ist wie eine Druckmessdose ausgebildet, die einen gegen die Atmosphäre abgedichteten Innenraum 34 aufweist. Die bei jedem Schuss erzeugten Druckschwankungen in der Atmosphäre lassen sich mit dieser Druckmessdose registrieren. Die federnd gelagerte Scheibe 12 wird sich bei jeder Druckschwankung verschieben, wobei auch die Kernstange 27 in der Induktionsspule 26 verschoben wird und ein Signal erzeugt.
Dieser Druckgeber 10 hat folgende Vorteile: a) die Wandstärke der dünnen Wände 17 der Feder 14 kann entsprechend den bei einer Waffe auftretenden Druckschwankungen gewählt werden, wodurch die Empfindlichkeit des Druckgebers genau den Bedürfnissen der Kadenzmessung angepasst werden kann.
b) Die Tiefe der Einstiche 15 und 16 der Feder 14 kann entsprechend der gewünschten Eigenfrequenz des Druckgebers gewählt werden. Angestrebt wird eine niedrige Eigenfrequenz oder Eigenschwingung mit kurzer Abklingzeit im Bereich von zwei Millisekunden um auch hohe Kadenzen von 5 000 Schuss pro Minute zuverlässig messen zu können.
c) Der beschriebene Aufbau der Druckmessdose gewährleistet ein analoges Ausgangssignal, d. h. die Membrane wird proportional zur Druckschwankung ausgelenkt. Falls zwei Schüsse gleichzeitig abgefeuert werden, entsteht daher eine doppelt so grosse Amplitude.
d) Die Messung erfolgt kontaktlos, d. h. der Druckgeber muss nicht den Erschütterungen der Kanone ausgesetzt werden.
e) Der Überlastring gewährleistet einen zuverlässigen Überlastschutz.
f) Durch Drehen an der Stellhülse 22 kann die Induktionsspule 26 gegenüber der Kernstange 27 in ihre Nullstellung verschoben werden, in der kein elektrisches Signal erzeugt wird.
g) Die beschriebene Druckmessdose kann geeicht werden, d. k die erwähnte Feder 14 ermöglicht eine Kraft-Wegmessung, mit der Rückschlüsse auf die Gas- und Luftdrücke möglich sind.
DESCRIPTION
The invention relates to a device for measuring pressures. This device is particularly suitable for measuring the air or gas pressure that occurs when a barrel weapon is fired, in order to determine the cadence of the weapon and to count the number of shots fired.
It is common to determine the cadence of a firearm using a contact microphone. These known contact microphones have proven to be unreliable. In the case of so-called twin guns or multi-barrel weapons in particular, there is a risk that too many or too few shots will be counted when firing from both tubes at the same time or by bouncing the membrane of the microphone, which also incorrectly determines the cadence.
The object to be achieved with the present invention is to provide a device with which the cadence of a firearm and the number of shots fired can be determined more reliably than before and which is particularly suitable for twin guns and multi-barrel cannons.
This object is achieved according to the invention in that a device is used which is characterized by the following features: The device has a cup membrane, consisting of a disc, which is connected to a cylindrical sleeve via a bellows-shaped spring.
- The device has a flange on which closes the cavity of the pot membrane.
- The device contains an inductive displacement transducer, consisting of an induction coil and a core which can be displaced therein, the displacement transducer being fastened on the one hand to the disk of the cup membrane and on the other hand to the flange in order to measure the displacement of the disk relative to the flange in the event of pressure fluctuations.
The washer, spring and sleeve of the cup membrane preferably consist of one piece, the bellows-shaped spring having two mutually parallel, annular disk-shaped, resilient walls, which are formed by a radial outer and two radial inner recesses. The coil is preferably axially displaceably attached to the flange and means are provided for axially displacing the induction coil. The core protruding into the induction coil is attached to the disk of the pot membrane. An overload ring is preferably arranged between the disk, the cup membrane and the flange, in order to prevent damage to the measuring device due to excessive stress.
An embodiment of the inventive device for determining the cadence of a barrel weapon is described in detail below with reference to the accompanying drawing.
The only figure in the drawing shows a section through an inductive pressure transmitter for determining the cadence of a firearm.
This pressure transmitter 10 has a cup membrane 11, which consists of a round disk 12, a cylindrical sleeve 13 and a spring element 14, these three parts being produced from a single piece, as can be seen from the drawing. A radial recess 15 from the outside and two radial recesses 16 from the inside create two thin walls 17 which connect the cylindrical sleeve 13 to the disk 12. These three recesses 15 and 16 on both sides of the thin walls 17, together with these thin walls 17 form the spring element 14. The stiffness of the spring 14 depends on the wall thickness of these thin walls 17 and the behavior of the spring 14 depends on the stiffness of this spring 14 Pot membrane 11 from. In particular, the natural frequency of the pot membrane 11 can be significantly influenced by the wall thickness and the shape of the thin walls 17.
This pot membrane 11 is fastened to a flange 18 with the aid of a number of screws 19. On this flange 18, a ring 20 is placed concentrically to the pot membrane 11, which as the overload ring has the task of protecting the pot membrane against excessive pressures. With the help of a ring 21, an adjusting sleeve 22 is rotatably mounted in the flange 18. This adjusting sleeve 22 has an internal thread into which a threaded sleeve 23 is screwed.
At its upper end, the threaded sleeve 23 has a slot 24, into which a projection 25 of the disk 12 protrudes and secures the threaded sleeve against rotation.
The threaded sleeve 23 can be axially displaced by rotating the adjusting sleeve 22, since the adjusting sleeve 22 is only rotatably but not axially displaceably mounted between the flange 18 and the clamp ring 21. In the threaded sleeve 23, an inductive measuring coil 26 is used, for. B. glued in which a core rod 27 is guided. This core rod 27 projects into a central bore 28 of the disk 12. The core rod 28 can either be screwed into this bore 28 and secured by a nut 29 and a spring ring 30, or the core rod 28 can be pressed against the center of the disk 12 with the aid of a spring (not shown). A first sealing ring 31 is inserted between the cylindrical sleeve 13 of the cup membrane 11 and the flange 18 and a second sealing ring 32 is inserted between the flange 18 and the adjusting sleeve 22.
The interior 34 of the microphone 10 is completely sealed from the atmosphere by these two sealing rings 31 and 32. The cylindrical sleeve 13 of the pot membrane 11 also has a bore 33, into which an installation apparatus socket or socket 33 'is inserted, which ensures the electrical connection of the displacement sensor 26, 27. The clip ring 21 is fastened to the flange 18 by screws 35. The flange 18 has threaded holes, not shown, to attach the device to the firearm.
The device described enables an exact detection of the cadence of a weapon and is suitable for counting shots. This pressure transmitter works as follows:
The pressure transmitter 10 is designed like a pressure cell which has an interior space 34 which is sealed off from the atmosphere. The pressure fluctuations in the atmosphere generated with each shot can be registered with this pressure cell. The spring-mounted disc 12 will shift with each pressure fluctuation, the core rod 27 in the induction coil 26 also being shifted and generating a signal.
This pressure transmitter 10 has the following advantages: a) the wall thickness of the thin walls 17 of the spring 14 can be selected in accordance with the pressure fluctuations occurring in a weapon, as a result of which the sensitivity of the pressure transmitter can be adapted precisely to the needs of the cadence measurement.
b) The depth of the recesses 15 and 16 of the spring 14 can be selected according to the desired natural frequency of the pressure transmitter. The aim is a low natural frequency or natural vibration with a short decay time in the range of two milliseconds in order to be able to reliably measure even high cadences of 5,000 rounds per minute.
c) The described structure of the pressure cell ensures an analog output signal, d. H. the membrane is deflected in proportion to the pressure fluctuation. If two shots are fired at the same time, the amplitude is twice as large.
d) The measurement is carried out without contact, d. H. the pressure transmitter does not have to be exposed to the vibrations of the cannon.
e) The overload ring ensures reliable overload protection.
f) By turning the adjusting sleeve 22, the induction coil 26 can be moved relative to the core rod 27 into its zero position, in which no electrical signal is generated.
g) The pressure cell described can be calibrated, d. k the spring 14 mentioned enables a force-displacement measurement with which conclusions about the gas and air pressures are possible.