CH654408A5

CH654408A5 - Elektrischer zuender fuer artillerie-munition.

Info

Publication number: CH654408A5
Application number: CH3444/81A
Authority: CH
Inventors: Jan-Olov Blix; Sven-Erik Bratt; Olof Nygards
Original assignee: Bofors Ab
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1986-02-14
Also published as: NO149713B; DE3119924C2; FR2483598A2; IT1170979B; DE3119924A1; BE888973A; FR2483598B2; IT8148481A0; GB2076944B; CA1152378A; NL8102294A; SE434191B; NO811760L; NO149713C; SE8003924L; GB2076944A; US4409898A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder, der für Artillerie-Munition verwendet wird.

Der Zünder ist von der Art, die zwei elektrische Leiter aufweist, zwischen denen sich ein elektrischer Isolator befindet, der bevorzugterweise aus Glas oder Keramik besteht. Die beiden Leiter und der Isolator bilden eine gemeinsame hintere Stirnfläche, auf der sich ein elektrisch leitendes Verbindungsorgan befindet, durch das die beiden Leiter miteinander verbunden sind. Dieses Verbindungsorgan kann ein sehr dünner Bauteil sein. Eine pyrotechnische Ladung liegt angepresst am Verbindungsorgan und wird gezündet, wenn sich das Verbindungsorgan erwärmt, indem ein elektrischer Strom durch das Verbindungsorgan hindurchfliesst.

Durch die schwedische Patentanmeldung 77.04435-2 wird ein elektrischer Zünder der vorerwähnten Art vorgeschlagen. Bei diesem elektrischen Zünder haften die beiden Leiter, der elektrische Isolator und das Verbindungsorgan so aneinander, dass eine mechanisch stabile und feste Konstruktion entsteht, die gegenüber von Temperaturänderungen in den Leitern und dem Isolator innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches im wesentlichen unwirksam ist. Das Verbindungsorgan weist zumindest eine dünne Metallschicht auf, die unmittelbar auf der gemeinsamen hinteren Stirnfläche der Leiter und des Isolators liegt. Die gemeinsame hintere Stirnfläche ist sehr glatt ausgebildet, und das Verbindungsorgan ist so dimensioniert, dass sein Widerstand und damit die Wärmeerzeugung genau vorbestimmt werden kann. Die pyrotechnische Ladung steht in bevorzugter Weise unter einem vergleichsweise hohen Druck in direkter Anlage mit dem Verbindungsorgan.

Ein elektrischer Zünder dieser Art kann für verschiedene Munitionsarten verwendet werden, wenn die Ladung der Munition auf elektrische Weise zum Detonieren gebracht wird. Als Beispiel sei hier erwähnt, dass die Ladung bei einem Geschoss durch eine Anlage von Bauteilen durch einen Schlag oder durch ähnliche Betätigungsteile, bei denen ein elektrisch geladener Kondensator mit dem Zünder gekuppelt wird, zum Detonieren gebracht werden kann.

Der Widerstand des Verbindungsorgans kann durch Anbringen von Kerben in spezifischen Teilen der Metallschichten auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden. Solche Kerben werden bevorzugt durch Laser-Schneidver-fahren gebildet. Sogar wenn mit diesen bisherigen Laser-Schneidverfahren eine Bestimmung des Widerstandswertes mit einer sehr hohen Genauigkeit ermöglicht wird, so sind doch die hierfür erforderlichen Laser-Geräte sehr kompliziert und teuer.

Um sowohl die mechanische Festigkeit als auch die elektrischen Eigenschaften eines elektrischen Zünders, eingangs erwähnter Art, zu erhöhen bzw. zu verbessern, kann das Verbindungsorgan, zusätzlich zu den Metallschichten, die in der schwedischen Patentanmeldung 79.0729e-8 erläutert sind, noch mit einer dünnen Schicht aus einem inerten Material (z.B. aus Glas, Si O2) versehen werden. Die dünne Schicht aus dem inerten Material wird direkt auf die obere Metallschicht aufgebracht, und die pyrotechnische Ladung wird unter einem verhältnismässig hohen Druck in direkter Anlage mit der Schicht aus dem inerten Material gehalten. Hierbei ist der Vorteil vorhanden, dass die Schicht aus dem inerten Material die Metallschichten gegen mechanische Beschädigungen schützt und die Verbindung der Metallschichten mit der darunterliegenden Fläche verbessert. Die Schicht aus einem inerten Material schützt weiterhin die Metallschichten gegen Korrosion.

Mit der Erfindung wird bezweckt, einen elektrischen Zünder eingangs erwähnter Art zu schaffen, d.h. mit einer Schicht aus einem inerten Material, die sich auf einer oder mehreren Metallschichten befindet, damit der erzielte elektrische Zünder auf Störungen, hervorgerufen durch elektromagnetische Strahlung und Elektrostatik, unempfindlicher wird.

Es wird weiterhin bezweckt, einen solchen elektrischen Zünder zu schaffen, bei dem es leichter ist, den Widerstand des Verbindungsorgans einzustellen, verglichen mit dem erwähnten Laser-Schneidverfahren.

Gemäss der Erfindung weist das die beiden Leiter miteinander verbindende Verbindungsorgan zusätzlich zu der einen oder mehreren Metallschichten und der aus einem inerten Material bestehenden Schicht eine zweite dünne, filmartige Metallschicht auf, die unmittelbar auf der Schicht aus einem inerten Material liegt. Die vorerwähnten eine oder mehreren Metallschichten können als erste Metallschicht bezeichnet werden, und die dünne, filmartige Metallschicht kann als zweite Metallschicht bezeichnet werden. Der Widerstand des Verbindungsorgans wird durch Oxydation der zumindest einen, zuoberst liegenden Metallschicht (erste Metallschicht) auf einen genauen Wert eingestellt, wobei diese erste Metallschicht an die aus einem inerten Material bestehende Schicht angrenzt.

Die dünne, filmartige Metallschicht (zweite Metallschicht) bildet eine virtuelle Erde, die einen Schutz gegen elektromagnetische Strahlung ergibt. Verglichen mit der aus einem inerten Material bestehenden Schicht, ist die dünne, filmartige Metallschicht (zweite Metallschicht) ein guter Wärme5

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leiter, das bedeutet, dass die durch elektrische Störimpulse in den darunterliegenden Metallschichten (erste Metallschicht) erzeugte Wärme leichter weggeführt werden kann. Die dünne, filmartige Metallschicht (zweite Metallschicht) macht den elektrischen Zünder weiterhin etwas «langsamer», das bedeutet, dass die Sicherheit des Zünders gegen eine unbeabsichtigte Zündung der pyrotechnischen Ladung, hervorgerufen durch einen einzelnen elektrostatischen Störimpuls, erhöht wird.

Die erste Metallschicht, deren Widerstandswert durch ihre Oxydation bestimmt wird, wird bevorzugterweise aus einem leicht oxydierbaren Metall, wie z.B. Tantal oder Aluminium, gebildet. Diese erste Metallschicht kann durch ein an sich bekanntes Oxydationsverfahren oxydiert werden, z.B. durch Oxydation mittels Stickstoff in einem Ofen. Der Oxydationsgrad und damit der Widerstandswert hängt von der Dauer des Oxydationsprozesses ab, so dass es sehr einfach ist, den gewünschten Widerstandswert für das Verbindungsorgan zu erhalten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen elektrischen Zünder und

Fig. 2 einen vergrösserten Vertikalschnitt durch einen Teil des Zünders.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass ein elektrischer Zünder 1 in einer Öffnung 2 einer Wand 3 liegt, die eine Ladung eines Artilleriegeschosses, wie z.B. eine Granate oder eine Rakete, einschliesst. Damit gewährleistet ist, dass der Zünder in der Wand 3 festgehalten wird, wenn das Geschoss beim Abfeuern hohen Beschleunigungskräften unterliegt, ist die Öffnung 2 mit einer Schulter 4 versehen. Der Zünder selbst weist einen verbreiterten Teil 5 auf, der über eine Isolierbüchse 6 an der Schulter 4 abgestützt ist. Die Isolationsbüchse 6 ergibt einen Widerstand gegen einen mechanischen Schlag, der beim Abfeuern auftritt.

An den verbreiterten Teil 5 des Zünders schliesst sich eine untere, verengte Partie 7 an, die zum Anschluss des Zünders an eine elektrische Kraftquelle dient. Letztere ist an sich bekannt, so dass sie hier nicht näher erläutert werden muss.

Der elektrische Zünder ist weiterhin mit einem ersten elektrischen Leiter 8 versehen, der als zylindrische Büchse, z.B. aus rostfreiem Stahl oder einem anderen elektrisch leitenden Material, ausgebildet ist. Der verbreiterte Teil 5 des Zünders ist oben mit einem stangenförmigen Teil 9 versehen, der einen zweiten elektrischen Leiter bildet, der sich koaxial innerhalb der Büchse 8 erstreckt. Der zweite Leiter 9 und der verbreiterte Teil 5 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, z.B. aus einer Eisen- oder Nickel-Legierung. Die beiden elektrischen Leiter 8 und 9 werden durch einen elektrischen Isolator 10 in fester Zuordnung zueinander gehalten. Der elektrische Isolator 10 kann z.B.aus Glas, Porzellan oder ähnlichem Material bestehen. Der erste Leiter 8 weist an seinem unteren Ende einen Flansch 11 auf, der über einen Isolationsring 12 an der oberen Stirnfläche des verbreiterten Teils 5 des Zünders anliegt.

Die beiden elektrischen Leiter 8 und 9 sowie der elektrische Isolator 10 bilden eine gemeinsame Stirnfläche 13, auf der sich mehrere Schichten befinden, die aus Fig. 1 nicht ersichtlich sind, die aber im folgenden anhand der Fig. 2 erläutert werden. An die oberste Schicht der erwähnten Schichten wird eine übliche pyrotechnische Ladung 14 mit hohem Druck angepresst. Die pyrotechnische Ladung 14 wird von einer Kapsel 15, z.B. aus Aluminium, eingeschlossen. Die Kapsel 15 ist mit einem Befestigungsflansch 16

versehen, der den Flansch 11 des ersten Leiters 8 formschlüssig umgreift, so dass die pyrotechnische Ladung 14 mit grosser Kraft gegen die Stirnfläche 13 angedrückt gehalten wird.

s Um zu gewährleisten, dass die Kapsel 15 bei den hohen Verzögerungskräften, die beim Einstossvorgang des Projektils der Munition auftreten, in ihrer Lage gehalten wird, ist in der Öffnung 2 ein Haltering 17 angeordnet, so dass der Flansch 16 der Kapsel 15 starr an den Flansch 11 des ersten io Leiters 8 angedrückt wird, so dass die Kapsel 15 in ihrer richtigen Lage gehalten wird. Der Ring 17 wird bevorzugterweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und wird beim Beispiel durch eine Verformung 18 an der Wand 3 in der Öffnung 2 gehalten. Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungs-is form kann der Ring 17 auch mittels eines Gewindes in der Öffnung 2 gehalten werden. Um die pyrotechnische Ladung 14 von Feuchtigkeit, Dampf usw. abzudichten, ist zwischen der Kapsel 15 und dem ersten Leiter 8 ein O-Ring 19 eingelegt.

20 Aus Fig. 2 ist ein Verbindungsorgan 20 detailliert ersichtlich, das die beiden elektrischen Leiter 8 und 9 elektrisch miteinander verbindet. Das Verbindungsorgan 20 weist eine oder mehrere vergleichsweise dünne Metallschichten 21 und 22 auf, die an der sehr glatten gemeinsamen Stirnfläche 25 13 der elektrischen Leiter 8 und 9 sowie des Isolators 10 anhaften. Diese Metallschichten 21 und 22 werden als erste Metallschicht bezeichnet. Auf den ersten Metallschichten 21 und 22 befindet sich eine zusätzliche Schicht 23 aus einem inerten Material, so wie es in der schwedischen Patentanmel-

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dung Nr. 7 907 294-8 angegeben ist.

Im Gegensatz zu bisherigen elektrischen Zündern, bei denen der genaue elektrische Widerstandswert durch eingeschnittene Kerben in den Metallschichten bestimmt ist, so 35 wie die Kerbe 24 in den Unterlagen der zuletzt erwähnten schwedischen Patentanmeldung, bilden beim vorliegenden Erfindungsgegenstand die Metallschichten einen ununterbrochenen elektrischen Leiter. Anstelle von eingeschnittenen Kerben (Spalten) in einer oder mehreren der Metall-40 schichten, ist zumindest die oberste Schicht 22 der ersten Metallschicht 21,22 aus einem oxydierbaren Material, so dass durch ihre Oxydation eine exakte Bestimmung ihres elektrischen Widerstandswertes ermöglicht wird. Als Beispiel eines solchen oxydierbaren Materials gilt Tantal; es kann 45 aber auch Aluminium hierfür verwendet werden.

Durch gesteuerte Oxydation der oberen Metallschicht 22 kann ihr Widerstand ohne Verwendung eines komplizierten Laser-Schneidgerätes bestimmt werden. Der genaue Widerstandswert kann lediglich durch Steuerung der Oxydationszeit sehr leicht erhalten werden. Nachdem die Tantal-Schicht oxydiert worden ist, wird die aus einem inerten Material befindliche Schicht 23 aufgebracht, um ein Altern und jegliche zusätzliche, unerwünschte Oxydation der Tantal-Schicht zu verhindern. Die ununterbrochene obere Metallschicht 22 ergibt eine bessere Unterlage für zusätzliche Schichten, insbesondere für dünne, filmartige Schichten, als die aus einem inerten Material bestehende Schicht 23.

Obwohl die in Fig. 2 dargestellten Metallschichten unun-60 terbrochen dargestellt sind, d.h. ohne jegliche Kerbe, kann der Widerstand des Verbindungsorgans durch Kombination von zwei Verfahren auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden. So können eine oder beide Schichten 21 und 22 mit Kerben versehen werden, und die obere Metallschicht 22, 65 d.h. die Tantal-Schicht, wird oxydiert. Sogar falls ein Laser-Schneidgerät zum Herstellen der Kerben erforderlich ist, so kann doch ein einfaches Gerät verwendet werden, da die Genauigkeit nicht sehr gross sein muss, um die Kerben zu

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schneiden, da die endgültige Festlegung des Widerstandswertes durch die Oxydation der Tantal-Schicht 22 erreicht wird.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Verbindungsorgan 20 noch eine weitere Schicht 25 aufweist, die sich auf der aus einem inerten Material befindlichen Schicht 23 befindet. Diese Schicht 25 wird als zweite Metallschicht bezeichnet. Da die zuoberst liegende Fläche der zweiten Metallschicht 25 in Anlage mit der pyrotechnischen Ladung 14 ist, ist es wichtig, dass die Schicht 25 aus einem solchen Metall besteht, das mechanisch und chemisch gegen jeden Einfluss des Pulvers der pyrotechnischen Ladung 14 widerstandsfähig ist. Die zweite Metallschicht 25 wird daher bevorzugt aus Gold oder Silber hergestellt. Die Dicke der zweiten Metallschicht 25 beträgt etwa 1 (im oder weniger. Das bedeutet, dass die zweite Metallschicht 25 eine dünne, filmartige Schicht ist, die z.B.

durch Aufdampfen im Vakuum direkt auf die aus einem inerten Material bestehende Schicht 23 aufgebracht werden kann.

Durch Verwenden dieser zustätzlichen dünnen, filmartigen s Metallschicht 25 (zweite Metallschicht) wird eine etwas «langsamere» elektrische Wirkung des elektrischen Zünders erreicht. Die dünne, filmartige Metallschicht 25 wirkt als virtuelle Erde und schützt den Zünder vor elektromagnetischer Strahlung. Die zweite Metallschicht 25 hat weiterhin eine io gute Wärmeleitfähigkeit. Dies bedeutet, dass die in den darunterliegenden Metallschichten erzeugte Wärme, infolge von elektrischen Störimpulsen, leichter weggeführt werden kann. Durch Variieren der Dicke der aus einem inerten Material bestehenden Schicht 23 und der zweiten Metallschicht 25 15 kann die Kathodenanheizzeit des elektrischen Zünders in zweckmässiger Weise eingestellt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Elektrischer Zünder für Artillerie-Munition, gekennzeichnet durch zwei elektrische Leiter (8,9), zwischen denen sich ein elektrischer Isolator (10) befindet, wobei die beiden Leiter (8,9) und der Isolator (10) eine gemeinsame Stirnfläche (13) bilden, dass sich auf letzterer ein elektrisch leitendes Verbindungsorgan (20) befindet, durch das die beiden Leiter (8,9) miteinander verbunden sind, dass eine pyrotechnische Ladung (14) in Anlage mit dem Verbindungsorgan (20) ist, welche Ladung (14) durch Wärme zündbar ist, die entsteht, wenn ein elektrischer Strom durch das Verbindungsorgan (20) fliesst, dass das Verbindungsorgan (20) an der gemeinsamen Stirnfläche (13) anhaftet und zumindest eine erste Metallschicht (21,22) aufweist, die einen durch ihre Oxydation vorbestimmten Widerstandswert hat, dass sich unmittelbar auf der ersten Metallschicht (21,22) eine Schicht (23) aus einem inerten Material befindet und dass sich unmittelbar auf der inerten Materialschicht (23) eine zweite Metallschicht (25) befindet.

2. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallschicht (25) Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit aufweist, welches Material jeglicher Einwirkung der pyrotechnischen Ladung standhält.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der zweiten Metallschicht (25) nicht grösser als 1 jim ist.

4. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallschicht (21,22) aus Tantal oder Aluminium besteht.

5. Elektrischer Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallschicht (25) Gold oder Silber enthält.

6. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsorgan (20) zwei erste Metallschichten (21,22) aufweist, von denen die eine (21) an der gemeinsamen Stirnfläche (13) anhaftet und die andere (22) den durch ihre Oxydation vorbestimmten Widerstandswert hat.