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Zünder für Geschosse, Minen od. dgl.
Die Erfindung betrifft einen Zünder für Geschosse, Minen od. dgl. mit einer piezoelektrischen Zelle, die vorübergehend einer Verformung ausgesetzt wird, und einer durch den von der Zelle erzeugten Strom zu betätigenden Zündpille.
Bei den bekannten Zündern dieser Art erzeugt die piezoelektrische Zelle einen elektrischen Strom, wenn ein in ihr vorgesehener Kristall oder eine Kristallkombination, z. B. aus Bariumtitanat, einem Druck oder, allgemein gesagt, einer Verformung ausgesetzt wird. Dieser Strom zündet die Zündpille.
Man weiss, dass die Spannung einer piezoelektrischen Zelle einer auf sie ausgeübten Verformung direkt proportional ist. Das bedeutet, dass, wenn die Verformung ein Maximum durchläuft, auch die Spannung im gleichen Augenblick ihren Höchstwert hat.
Dieser Umstand wird durch die Erfindung zur Erzielung einer Verzögerung der Zündung ausgenutzt, u. zw. mit Hilfe einer Vorrichtung, die die Zelle während mindestens eines Teils der Zeit kurzschliesst, während der die Zelle der Verformung ausgesetzt ist. Dieses Kurzschliessen erfolgt vorzugsweise bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Verformungsumkehr stattfindet. Das geschieht in der Weise, dass die Vorrichtung, die bis zu diesem Zeitpunkt als Leiter wirkt und daher die piezoelektrische Zelle kurzschloss, von dem Augenblick ab, wo die Verformungswirkung auf die Zelle abzunehmen beginnt, aufhört, Leiter zu sein und infolgedessen bewirkt, dass sich zwischen den Polen der Zelle eine Spannung aufbaut, die einen Strom erzeugt, der schliesslich zur Zündung der Zündpille verwendet wird.
Man erkennt, dass die piezoelektrische Zelle bei der Ausbildung des Zünders gemäss der Erfindung erst zur Wirkung kommt, wenn die Zelle entlastet wird, während dies bei den bekannten Zündern schon bei einer Belastung der Zelle stattfindet.
Gemäss einer Ausführungsform des Zünders nach der Erfindung wird als die piezoelektrische Zelle kurzschliessende Vorrichtung ein Gleichrichter verwendet, der mit den beiden Polen der Zelle derart parallelgeschaltet ist, dass er nur für einen Strom durchlässig ist, der durch Zusammendrücken der Zelle entsteht, nicht aber für den Strom, der bei einer Entlastung der Zelle erzeugt wird. Als Gleichrichter kann eine Halbleiterdiode verwendet werden.
Der Zünder gemäss der Erfindung lässt sich besonders gut in der Weise anwenden, dass die Verformung der piezoelektrischen Zelle durch den Druck der Vortriebsgase bewirkt wird, die auf den Geschossboden wirken, solange sich das Geschoss noch im Rohr der Abschusswaffe befindet oder solange bei einem Selbstvortriebsgeschoss die Vortriebsladung noch Gase erzeugt. Dieser Druck kann über eine verformbare Zwischenwand auf die Zelle übertragen werden.
In den beiden erwähnten Fällen wird die bei der Entlastung der Zelle an ihren Polen entstehende Spannung dazu verwendet, einen Kondensator zu laden, der beim Auftreffen des Geschosses auf das Ziel durch ein dadurch bewirktes Schliessen eines Stromkreises eine elektrische Zündpille unter Strom setzt, die mit dem Kondensator in Reihe geschaltet ist und die dann die Zündung der Sprengladung veranlasst.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 eine Ansicht eines teils in Längsrichtung geschnittenen Hohlladungsgeschosses mit Vortriebsladung und piezoelektrischem Zünder, Fig. 2 das elektrische Schaltschema des Zünders in gesicherter Stellung und Fig. 3 das gleiche Schema in entsicherter Stellung.
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Das Hohlladungsgeschoss besteht aus einem metallischen Mantel 1, eine : Sprengladung 2, deren konischer Hohlraum mit einer konischen Blechauskleidung 3 versehen ist, einer äusseren ballistischen Haube 4 und einer mit Abstand darin vorgesehenen inneren Haube 5, die nur in Fig. 2 und 3 erkennbar ist.
Die beiden Hauben haben überall etwa den gleichen Abstand voneinander und sind gegeneinander elektrisch isoliert.
Der hintere Teil des Mantels 1 sitzt in einem Boden 6, an den sich ein Zwischenstück 7 anschliesst, das in einer hinteren Ausnehmung eine Vortriebsladung 8 enthält und an das sich der Schwanz 9 anschliesst, der ein Leitwerk 10 trägt. In einer vorderen Ausnehmung 11 des Zwischenstücks 7 befindet sich ein elektrischer Zünder 12.
Das Gehäuse 12 dieses Zünders besteht aus einem widerstandsfähigen und festen Werkstoff und enthält in dafür vorgesehenen Hohlräumen einen Kondensator 13, einen als Halbleiterdiode ausgebildeten Gleichrichter 14 und eine piezoelektrische Zelle 15. Ein zylindrisches, exzentrisch in dem Gehäuse 12 bzw. in dem Geschoss sitzendes und darin drehbares Näpfchen 16 enthält eine elektrische Zündpille 17. Dieses Näpfchen kann zwei um 1800 zueinander liegende Winkelstellungen einnehmen. In der einen Stellung, der gesicherten Stellung (Fig. 2), befindet sich die Zündpille 17 ausserhalb der Geschossachse und daher seitlich ausserhalb der ZUndladung 18, die sie infolgedessen nicht zünden kann, wenn sie vorzeitig gezündet werden sollte.
In der andern Stellung, der entsicherten Stellung, gelangt die Zündpille 17 in die Geschossachse und liegt dann unmittelbar hinter der Z ! 1ndladung 18.
Das Drehen des Näpfchens 16 wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Feder bewirkt, wenn eine auf Trägheilswirkung beruhende Entriegelungseinrichtung unter der Wirkung der beim Abschluss auftretenden Beschleunigung selbsttätig in Tätigkeit getreten ist. Das Scharfmachen kann auch von Hand bewirkt werden, indem ein das Näpfchen sichernder Stift herausgezogen wird.
Übrigens sind-wie Fig. 2 erkennen lässt-die beiden Pole der Zündpille 17 in der Sicherungsstellung durch Leitungen 19, 19a kurzgeschlossen, die beide an die Masse des Geschosses gelegt sind.
Zum Schaltschema ist folgendes zu sagen : Bei der polarisierten piezoelektrischen Zelle 15 ist der eine Pol 20 an die Masse des Geschosses gelegt und der andere Pol 21 in der entsicherten Stellung (Fig. 3) gegen Masse isoliert über die Pole 22 und 23 der Zündpille 17, die metallische Hülle der Zündladung 18 und die konische Blechauskleidung 3 der Sprengladung 2 mit der inneren Haube 5 verbunden. Die äussere Haube 4, der Mantel 1, der Boden 6, das Zwischenstück 7, das Zündergehäuse 12 und der Pol 20 der Zelle 15 sind miteinander verbunden und bilden die leitende Masse des Geschosses.
Der Kondensator 13 und der Gleichrichter 14 sind parallel zueinander zwischen die beiden Pole 20 und 21 der Zelle 15 geschaltet. Die Polaritäten der Zelle und des Gleichrichters sind so gewählt, dass der Gleichrichter den piezoelektrischen Strom, den die Zelle 15 erzeugt, wenn sie zusammengedrückt wird, hindurchleitet. Dagegen bildet der Gleichrichter während einer Entlastungsphase und für den dabei entstehenden entgegengesetzt gerichteten Strom einen Isolator sehr hohen Widerstandes. Gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn hiezu eine Diode aus Silizium verwendet wird.
Wenn die Kompression der Zelle 15 während der Beschleunigung des Geschosses stattfindet, kann der Gleichrichter 14 gegebenenfalls durch einen mechanischen Kontakt ersetzt werden, der vor dem Abschuss normalerweise geschlossen ist und sich während der Beschleunigung des Geschosses öffnet, so dass sich die gleiche Wirkung ergibt wie bei dem Gleichrichter.
Vom Beginn der Entlastung der Zelle 15, wenn also der Gleichrichter aufhört, ein Leiter zu sein, lädt die Zelle, die ihre ursprüngliche Form zurückerhält, den Kondensator 13 auf das dem entspannten Zustand entsprechende piezoelektrische Potential auf. Der Kondensator bleibt geladen, bis das Geschoss auf das Ziel auftrifft. In diesem Augenblick kommen die beiden Hauben 4 und 5 durch Verformung miteinander in Berührung. Infolgedessen entlädt sich der Kondensator 13 in die Ztindpille 17, die sich entzündet und das Feuer über die Zúndladung 18 auf die Sprengladung 2 überträgt.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die Verformung der piezoelektrischen Zelle 15 durch den Druck der von der Vortriebsladung 8 stammenden Verbrennungsgase bewirkt, die auf eine Membran 24 wirken, welche eine Zwischenwand des Zwischenstücks 7 bildet.
Solange also der Druck in der hinteren Ausnehmung des Zwischenstücks 7 nicht abnimmt, ist die piezoelektrische Zelle 15 durch den Gleichrichter 14 kurzgeschlossen, so dass sich der Kondensator 13 nicht laden kann. Infolgedessen bildet der gemäss der Erfindung ausgebildete Zünder einen Mündungschutz über die Strecke, auf der der Druck der Vortriebsgase nicht auf einen Wert absinkt, der der Ansprechempfindlichkeit der Zündpille 17 entspricht.
Der beschriebene Zünder ist auf Geschosse jeder Art anwendbar, also sowohl auf Gewehrgranaten als auch auf solche, die mittels Kanonen abgeschossen werden. Er kann aber auch zum Zünden von Erdminen
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verwendet werden, u. zw. zum Verzögern der Explosion bis zu dem Augenblick, in dem der beispielsweise durch das Gewicht eines Fahrzeuges ausgeübte Druck sich so weit vermindert, dass der für die Zündung erforderliche Strom erzeugt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zünder für Geschosse, Minen od. dgl. mit einer piezoelektrischen Zelle, die vorübergehend einer Verformung ausgesetzt wird, und einer durch den von der Zelle erzeugten Strom zu betätigenden Zünd- pille, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (14), die die Zelle (15) während mindestens eines Teils der Zeit kurzschliesst, während der die Zelle der Verformung ausgesetzt ist.