特許 7123066 武器の周期性及び発射速度を測定するための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-12

(45)【発行日】2022-08-22

(54)【発明の名称】武器の周期性及び発射速度を測定するための装置

(51)【国際特許分類】

   F41A 19/66 20060101AFI20220815BHJP

   F41A 19/03 20060101ALI20220815BHJP

   F41A 19/58 20060101ALI20220815BHJP

【ＦＩ】

F41A19/66

F41A19/03

F41A19/58

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019546913

(86)(22)【出願日】2018-02-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-03-26

(86)【国際出願番号】 EP2018054946

(87)【国際公開番号】W WO2018158321

(87)【国際公開日】2018-09-07

【審査請求日】2020-12-14

(31)【優先権主張番号】2017/5120

(32)【優先日】2017-02-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】519012172

【氏名又は名称】エフエヌ・ハースタル・エス・ア

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ユーグ・リボッテ

(72)【発明者】

【氏名】ティエリー・ボドゥス

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５１５８６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ４１Ａ １９／６６

Ｆ４１Ａ １９／０３

Ｆ４１Ａ １９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

任意の種類の武器のための有効発射速度及び／又は連射速度を測定するための装置であって、
－ 発射からエネルギーを回収することができる自己給電型システム（２）、
－ コンデンサ（５）と抵抗（６）とを並列に含む少なくとも１つのＲＣアキュムレータネットワーク（３）、
－ 前記コンデンサの端子にわたる電圧を測定する素子、
－ 前記コンデンサの端子にわたる前記電圧を測定するための前記素子によって測定される値に基づいて前記連射速度及び／又は前記有効発射速度を計算することができる電子装置
を含み、前記自己給電型システム（２）は、各発射時に前記コンデンサ（５）を充電するように構成され、
前記自己給電型システム（２）は、各発射時に所定の一定の電荷を注入するか、又は各発射時に前記コンデンサの前記端子にわたって一定の電位差を課すことのいずれかを行うように構成されることを特徴とする、
装置。

【請求項2】

前記ＲＣアキュムレータネットワーク（３）の時定数は、前記有効発射速度の動力学を表すように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記ＲＣアキュムレータネットワークの前記時定数は、６０秒～３６００秒であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記ＲＣアキュムレータネットワーク（３）の前記時定数は、前記連射速度の動力学を表すように選択されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記ＲＣアキュムレータネットワークの前記時定数は、１０ミリ秒～３００ミリ秒であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記電圧測定素子は、前記コンデンサ（５）の前記電位差の値を測定することを目的とする光結合素子を含む電子装置（４）を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

使用時、発射中の前記コンデンサ（５）の前記端子にわたる前記電位差の前記値を格納することを可能にするストレージメモリを含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の少なくとも１つの測定装置を含む武器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、武器の有効発射速度及び連射速度を測定するための装置に関する。

【0002】

本発明は、この装置を含む任意の種類の武器にも関する。

【0003】

本発明は、武器の有効発射速度及び連射速度を測定するための方法に更に関する。

【背景技術】

【0004】

武器の消耗及びそのために実行されるべき保守は、特に有効発射速度に左右される。有効発射速度は、一定期間にわたってユーザによって発射される弾数である。結果として、有効発射速度は、武器がどの程度集中的に用いられているか、従ってとりわけ銃身の加熱を表す。この加熱は、それ自体が例えば武器に生じた磨耗を表す。

【0005】

一方、連射速度は、その本来の機械的動作サイクルの頻度を表す、武器に固有の特性である。潤滑が不十分であるか又は汚れた武器の連射速度は、低下し、これは、問題となり、結果として発射動作不良を生じる可能性がある。

【0006】

従って、これらの２つのパラメータを測定することは、武器の保守にとって有利である。現在、それらは、バッテリによって電力を供給され、内部クロックを含む装置によって測定される。具体的には、２つの事象間の時間が比較的長く且つ予測不可能である場合、バッテリレス装置を用いてこれらの２つのパラメータを測定することは困難である。従って、次の発射に対して待機可能にするために、１回の発射から十分なエネルギーを生成するように予想することは非現実的である。

【0007】

発射からエネルギーを回収することによって動作する武器射撃計数装置が存在する。（特許文献１）は、その摩耗状態を特定することを目的とする、武器のための射撃計数装置を提示している。この装置は、発射された弾丸の数及び種類を検出するために電子回路及びモーションセンサを用いる。電気回路は、エネルギー回収によって電力を供給され得る。

【0008】

しかし、エネルギー回収装置は、一般に、有効発射速度又は連射速度を測定するために適していない。

【0009】

一例として、以下の３つの方法が武器におけるエネルギー回収に適している。
－ 発射時に発動する武器の構成要素の使用（すなわちソレノイドを通して磁性部品を動かすこと）、
－ 熱電効果の利用、
－ 圧電効果の使用。

【0010】

（特許文献２）は、銃器のショットカウンタに電力を供給するために、弾丸を発射することからの機械的エネルギーを電流に変換する発電機を開示している。発射中の（機械的、振動的等の）運動又は他の（熱的、音響的等の）現象は、電気信号に変換され、その後、ショットカウンタに送られる。

【0011】

（特許文献３）は、電子メモリを含む構造体に機械的エネルギーを伝えるセンサを用いて事象を記録するための電子システムを開示している。事象を検出し、事象を電子メモリに記録するためのエネルギーの全ては、機械的エネルギーから得られる。この文献は、圧電変換器とメモリとを含む装置も説明している。圧電変換器からの信号（特定の閾値を超える）は、メモリが状態を変更することを可能にする。メモリの状態を変更するためのエネルギーの全ては、この信号から得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】国際公開第２０１６／１４２４４４Ａ１号パンフレット

【文献】欧州特許第２５７３４９８号明細書

【文献】米国特許第８，２９０，７４７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の目的は、発射によって供給されるもの以外に電力供給を必要としない受動電気ネットワークを用いることにより、武器の有効発射速度及び連射速度を測定することができる装置を製作することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の装置により、例えば、電池又はバッテリ等の外部電源を必要とせず、連射速度及び有効発射速度を計算することが可能である。

【0015】

本発明によるかかる装置は、武器を継続的に監視することを可能にし、改善された保守を通してその効率、長寿命性及び安全性を保証する。具体的には、この装置は、武器の有効発射速度を計算することにより、武器の銃身及び他の部品の加熱を評価し、従ってその摩耗状態を確認することを可能にする。

【0016】

本発明は、任意の種類の武器、特に小火器のための有効発射速度及び／又は連射速度を測定するための装置であって、
－ 発射からエネルギーを回収することができる自己給電型システム、
－ コンデンサと抵抗とを並列に含む少なくとも１つのＲＣアキュムレータネットワーク、
－ コンデンサの端子にわたる電圧を測定する素子
を含み、自己給電型システムは、各発射時にコンデンサを充電し、連射速度又は有効発射速度は、発射時のコンデンサの端子にわたる残留電荷によって特定される、装置に関する。

【0017】

本発明の好ましい実施形態によれば、装置は、以下の特徴の少なくとも１つ又はそれらの適切な組み合わせを含む：
－ 自己給電型装置は、各発射時に所定の一定の電荷を注入するか、又は各発射時にコンデンサの端子にわたって一定の電位差を課すことのいずれかを行うように構成され、
－ ＲＣアキュムレータネットワークの時定数は、有効発射速度の動力学又は連射速度の動力学を表すように選択され、
－ 電圧測定素子は、コンデンサの電位差の値を測定することを目的とする光結合素子を含む電子装置を含み、
－ 本発明の装置は、電位差を測定するための素子によって測定される値に基づいて連射速度及び／又は有効発射速度を計算するための電子装置を含み、
－ 本発明の装置は、使用時、その後の発射中のコンデンサの端子にわたる電位差の値を格納することを可能にするストレージメモリを含み、
－ 自己給電型システムは、ショットカウンタを含む。

【0018】

本発明は、上で説明したような少なくとも１つの測定装置を含む武器にも関する。

【0019】

一変形形態によれば、武器は、有効発射速度を測定するための１つの装置と、連射速度を測定するための別の装置とを装着される。

【0020】

本発明は、任意の種類の武器のための有効発射速度及び／又は連射速度を測定するための方法であって、
－ 発射からエネルギーを回収するステップ、
－ 前記エネルギーを用いてコンデンサに所定の電荷を注入するか、又はコンデンサの端子にわたって所定の電圧を印加するステップ、
－ 抵抗を通してコンデンサを徐々に放電するステップ、
－ コンデンサを充電するステップ前に次の発射中のコンデンサの端子にわたる電位差を測定するステップ
を含む方法に更に関する。

【0021】

本発明の好ましい一実施形態によれば、測定方法は、コンデンサの端子にわたる電位差に基づいて連射速度を計算するか、又は有効発射速度を計算する追加ステップを含む。

【0022】

有利には、本発明の方法は、コンデンサが再充電される前にコンデンサの端子にわたる電圧を記録するステップを含む。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】測定を行うステップの図を示す。

【図2】本発明による連射速度及び有効発射速度を測定するための回路の図を示す。

【図3】連射速度を測定するためのＲＣネットワークの放電曲線の特定の一実施例（ＲＣ＝０．１８秒及びＶ_０＝１Ｖ）を示す。

【図4】有効発射速度を測定するためのＲＣネットワークの放電曲線の特定の一実施例（ＲＣ＝６０秒及びＶ_０＝１Ｖ）を示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明による装置は、武器の有効発射速度又は連射速度を測定する。この装置は、任意の種類の携帯型、自動、又は半自動小火器（ライフル、拳銃、機関銃、短機関銃、等）に適合させることができる。

【0025】

この装置は、図１に示すように、コンデンサ５と抵抗器６とを並列に含む少なくとも１つのＲＣアキュムレータネットワーク３に電力を供給することを目的として、発射からエネルギーを回収することができる自己給電型システム２を含む。

【0026】

自己給電型システム２は、発射からエネルギーの一部が回収され、所定の電荷が前記コンデンサ５に注入されることを可能にする。

【0027】

本発明の特定の一用途において、自己給電型システム２は、射撃計数システムであり得る。この種のシステムは、先行技術から周知であり、各発射からエネルギーを回収してそれ自体に電力を供給することにより、特定の発射に関する一定数のパラメータを測定及び記録することを可能にする。一般に、それがバッテリなしである場合、かかる射撃計数システムは、発射が中止されるとオフになり、次の動作を待機し、それによってエネルギーが生成される。このシステムの効果的な動作を損なうことなく、このエネルギーの一部は、所定の電荷を本発明のコンデンサに注入するために用いられ得る。

【0028】

コンデンサ５は、コンデンサ５を徐々に且つ制御された方法で放電するための放電抵抗器６と並列に関連付けられる。

【0029】

各種類の測定値、すなわち連射速度又は有効発射速度のいずれかのために異なる回路が設けられなければならない。しかし、２つの装置は、両方の値を測定する目的のために１つの同じ武器内に含まれ得る。

【0030】

放電抵抗器に結合されるコンデンサは、式Ｕ＝Ｕ_０．ｅ^{－ｔ／ＲＣ}に従って時間と共に電圧の指数関数的な減少を示す一方、初期電圧Ｕ_０は、式Ｕ_０＝Ｑ／Ｃに従ってコンデンサに注入される電荷Ｑに依存することが周知である。

【0031】

一定の電荷注入の場合に幾つかの連続する弾丸が発射される場合（すなわちコンデンサが依然として充電されている間に弾丸が発射される場合）、ｉ番目の発射の直後の端子にわたる電圧は、以下の式によって与えられる。
Ｕ_ｉ＝Ｕ_ｉ－１．ｅ^{－Δｔｉ／ＲＣ}＋Ｑ／Ｃ
この和における第１の項は、ｉ番目の発射の直前の残留電荷を表し、項Ｑ／Ｃは、所定の電荷Ｑの注入による電位差の増加を表す。この場合、ＲＣ時定数に対して短い期間にわたり（すなわちコンデンサにとって任意の実質的な量で放電されるのに十分な時間がない）、電圧は、各発射時に増加する。

【0032】

しかし、一定の電位差が各発射に課せられる場合、項Ｑ／Ｃが消え、式は、次のようになる。
Ｕ_ｉ＝Ｕ_０．ｅ^{－Δｔｉ／ＲＣ}

【0033】

従って、一定の電荷を注入することは、ＲＣ時定数に関して互いに近接している限り、幾つかの発射にわたる電荷の蓄積と共に、連続的な発射を考慮に入れる測定を可能にすることが分かり得る。しかし、各発射時に一定の電圧を印加する場合、コンデンサの端子にわたる電圧は、最後の期間のみを測定し、これは、連射速度を測定するのに特に良好に適している。

【0034】

この回路の結果として生じる時定数は、測定される現象の動力学、すなわち連射速度（０．０１秒～０．３秒）又は有効発射速度（監視されるシステムの寸法形状及び大きさに応じて１分～１時間）のいずれかを表すように特定される。このようにして、回路の放電時間は、所望の測定値に一致される。電位差の値は、前回の発射から経過した時間を特定することを可能にする。

【0035】

連射速度を測定する場合、目的は、武器本来の機械的サイクルの頻度を特定するために２つの連続する発射間の時間を測定することである。この時間は、平均して、自動モードで発射する武器が毎分２５０～５０００回で発射されるため、比較的短い。最終射撃から経過した時間の測定は、ＲＣネットワーク３の放電曲線を用いて、コンデンサ５の端子にわたる電位の値によって計算され得る。

【0036】

有効発射速度を測定する場合、ある期間にわたってユーザによって発射された弾数及び従って銃身の加熱が計算される。この状況において、装置のＲＣネットワーク３は、銃身の熱挙動の電気モデルとして用いられる。各発射時、熱の一部は、銃身によって吸収され、銃身は、加熱される。これは、コンデンサ５の端子にわたる電圧によってシミュレートされ、次いで銃身の熱容量を表す。しかし、同時に、銃身は、周囲空気と熱交換して冷却され、それは、コンデンサ５に蓄積された電荷に漏れ電流を提供する抵抗器６によってシミュレートされる。

【0037】

弾丸が特定された期間にわたって発射されると、較正された電荷がコンデンサ５に送信され、その端子にわたる電圧は、銃身の熱挙動を反映するように増加する。コンデンサ５からの幾らかの電流は、抵抗器６によって消失し、周囲空気による銃身の冷却をモデル化することを可能にする。最終的に、一定時間後にコンデンサ５の端子にわたって測定される電位差は、銃身加熱の測定を表す。

【0038】

加えて、測定装置は、例えば、コンデンサの端子にわたる電位差の値を、それを放電することなく、及び従って測定を歪めることなく読み取ることができる光結合素子をベースとする電子装置を含む。このアセンブリは、測定のための優れた熱安定性も提供する。

【0039】

本発明の好ましい一実施形態によれば、測定装置は、光結合素子によって測定される値に基づいて連射速度及び／又は有効発射速度を計算及び表示することができる電子装置を含む。このようにして、ユーザは、表示される結果を見ることができる。

【0040】

従って、装置は、発射間の時間を測定し、常時電力を供給される必要がある関連システムなしにそれを行うことを可能にする。

【0041】

本発明は、任意の種類の武器のための有効発射速度及び／又は連射速度を測定するための方法にも関する。この方法は、様々なステップを含む。

【0042】

第１に、自己給電型システムは、エネルギーの一部によりコンデンサ５を充電する目的のため、発射からこのエネルギーを回収する。

【0043】

コンデンサは、回路内でコンデンサ５と並列に接続される抵抗器６を通して徐々に且つ制御された方法で放電される。次いで、コンデンサ５の端子にわたる電位差は、光結合素子をベースとするのが好ましい電子装置によって測定され、それにより有効発射速度又は連射速度のいずれかが測定装置に従って計算されることを可能にする。

【0044】

本発明の武器は、連射速度を測定するための装置又は有効発射速度を測定するための装置のいずれか又は当然のことながら両方の装置を含み得る。

【0045】

図２は、本発明による連射速度及び有効発射速度を測定するための回路の図を示す。

【実施例】

【0046】

図３は、連射速度を測定するためのＲＣネットワークの放電曲線の特定の一実施例を示す。この図において、コンデンサの端子にわたる電圧Ｖ（ｙ軸上）は、時間ｔ（ｘ軸上）の関数として示されている。特定の値がこの実施例のために選択され、初期電圧Ｖ_０は、１ボルトであり、ＲＣ回路の定数は、０．１８秒である。

【0047】

結果としてこの放電曲線を生じるために、５回の射撃の１連射が行われ、続いて７回の射撃の第２の連射が行われた。

【0048】

図３に示すように、第１の連射中の連射速度は、第２の連射中の連射速度よりも高く、それは、技術的問題（例えば、武器の過熱、汚れ又は不十分な潤滑）に関する可能性がある挙動の変化を強調している。第１の連射の連射速度は、毎分５００回であるが、第２の連射の連射速度は、毎分３３３回である。この差は、結果として次の発射中に記録される残留電圧の減少を生じる。

【0049】

図４は、有効発射速度を測定するためのＲＣネットワークの放電曲線の特定の一実施例を示す。図３と同様に、コンデンサの端子にわたる電圧Ｖ（ｙ軸上）は、時間ｔ（ｘ軸上）の関数として示されている。ＲＣ回路の定数は、この場合に６０秒である。

【0050】

結果としてこの放電曲線を生じるために、１０回の射撃の第１の連射が行われ（時間ｔ＝０において）、続いて３回の射撃の連射が行われ（時間ｔ＝３秒において）、２回の散発的射撃で終了した（ｔ＝２０秒及びｔ＝３０秒において）。

【0051】

有効発射速度は、一定期間にわたってユーザによって発射された弾数及び従って銃身の加熱を表す。この場合、重要なことは、連射速度を測定する場合と異なり、ＲＣ回路の曲線の履歴である。武器の有効発射速度を計算することを可能にするための原則は、各発射時にＲＣ回路に注入される電荷が一定でなければならないことにある。この実施例において、注入された電荷は、結果として各発射時に０．１ボルトずつの増加を生じる。

【符号の説明】

【0052】

２ 自己給電型システム
３ アキュムレータネットワーク
５ コンデンサ
６ 抵抗器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】