CH674078A5

CH674078A5 -

Info

Publication number: CH674078A5
Application number: CH3717/87A
Authority: CH
Inventors: Jacob Ninio; Jacob Baratz; Haim Moshe
Original assignee: Israel State
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1990-04-30
Also published as: US4771692A; IL82508A0; DE3731074C2; DE3731074A1; IL82508A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Zünden einer Primärladung eines Geschosses, und zwar insbesondere für Munition von Artillerie mit flacher Flugbahn, wie Panzerkanonen.

Ganz allgemein ist festzustellen, dass ein elektrischer Zünder für Artilleriemunition dazu dient, um die Primärladung derartiger Munition zu zünden. Er weist ein Metallgehäuse auf, welches eine Initialzündladung enthält, die mit einem elektrischen Widerstand zusammenwirkt. Der Widerstand ist ständig elektrisch mit einer von zwei Anschlussklemmen einer Gleichstromquelle über das Gehäuse verbunden und ist weiterhin elektrisch mit einem Leiter verbunden, der zum Gehäuse isoliert ist und auf Wunsch mit der anderen Anschlussklemme der Gleichstromquelle zu verbinden ist. Nach Herstellung eines solchen Kontaktes bzw. einer solchen Verbindung wird der elektrische Widerstand aufgeheizt, wodurch die Initialzündung gezündet wird und ihrerseits die Primärladung üblicherweise über eine Sprengladung od. dgl. zündet.

Bei einem bekannten Verfahren bzw. einer bekannten Zündanordnung ist die Initialzündladung innig mit einem partikelförmigen elektrischen Leitermaterial wie bspw. Graphitpulver oder Metallpulver vermischt, während bei einer anderen bekannten Methode ein Draht mit einem solchen elektrischen Widerstand vorgesehen wird, dass er zu glühen beginnt, wenn der konstruktiv vorgesehene Strom durch ihn hindurchfliesst und mit der Initialzündladung in Berührung kommt.

Beide vorgenannten Verfahren bzw. Anordnungen leiten unter einer relativ grossen Streuung der Zündzeit und unter s relativ langen Zündungszeiten, wobei weder die Zündzeit noch auch die Sicherheit optimal ist. Diese nachteiligen Wirkungen führen zu ernsthaften Nachteilen, die eine Verwendung für moderne computerisierte Kanonen verhindern können.

io Um einige dieser Probleme zu verhindern bzw. zu lösen, sind gattungsgemässe elektrische Zünder geschaffen worden, die ein elektrisches Zündelement in Form eines Isolier-Trägerkörpers z. B. aus Keramikmaterial aufweisen, der zwei elektrische Leiter trägt, die über eine Widerstandsbrücke ver-xs bunden sind. Bei solchen Elementen sind die Leiter ebenso wie die Brücke auf bzw. an dem Trägerkörper durch bekannte Techniken wie Drucken in der Art von gedruckten Schaltungen oder dünne Beschichtungen angeordnet.

Auf modernen Schlachtfeldern ist als Folge unterschied-20 lichster Arten von Telekommunikation und Radar eine Fülle elektromagnetischer Strahlung vorhanden. Diese Strahlung führt zu Gefahren, die in der Fachterminologie als HERO (Hazards of Electromagnetic Radiation to Ordnance) bezeichnet werden und dadurch entstehen, dass die Strah-25 lung in den Zündern über den leitenden Kontakt spontan durch Radiofrequenzen (RF) induzierte Ströme erzeugen, die eine Explosion der Munition auslösen. Man hat demge-mäss bereits erkannt, dass entsprechende Massnahmen erforderlich sind, um die Bildung von Induktionsströmen in der-30 artigen Zündern zu unterdrücken.

Eine Lösung dieses Problems ist in der DE-OS 3 502 526 beschrieben. Dabei ist der in der Art einer gedruckten Schaltung oder durch Beschichtung gebildete elektrische Schaltkreis eines elektrischen Zündelementes in komplizierter ver-35 wundener Form ausgebildet, um aufgrund seiner eigenen Induktivität und Kapazität einen Hochfrequenzfilter zu bilden. Abgesehen von dem Umstand, dass die Bildung der erforderlichen komplizierten Leitermuster bei derartigen Elementen kostenmässig relativ aufwendig ist, hat sich her-40 ausgestellt, dass diese Lösung im Hinblick auf die Sicherheitserfordernisse, die insbesondere bei Panzerkanonenmunition erforderlich ist, um einen relativ kleinen Bereich zwischen den Stromstärken für «Nichtfeuern» und «Feuern» zu verwirklichen, nicht optimal ist. Dieser Bereich muss wegen 45 der vorhandenen niedrigen Spannungsquelle in einem gepanzerten Fahrzeug wie einem Panzer relativ klein sein. Demgemäss darf gemäss einer entsprechenden Vorgabe die Initialzündladung eines Panzerkanonengeschosses bei einer Stromstärke von 1 Amp und einer entsprechenden Leistung so von 1 Watt noch nicht gezündet werden, muss bzw. soll jedoch bei einer Stromstärke von 2,1 Amp zünden, wobei der erwähnte Bereich mithin 1,1 Amp beträgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässig arbeitenden gattungsgemässen 55 elektrischen Zünder zu schaffen, bei dem der Bereich zwischen den Stromstärken für «Nichtfeuern» und «Feuern» kleingehalten werden kann, während zugleich die weiter oben angesprochenen HERO-Gefahren vermieden sind. Ausserdem soll der erfindungsgemässe Zünder sicher gegen 60 spontane Zündung aufgrund elektrostatischer Entladung durch das Bedienungspersonal sein.

Ein weiteres Problem, welches insbesondere bei Artilleriemunition mit elektrischen Zündern der hier in Rede stehenden Art auftritt, sind Gefahren, die sich aus einem rück-65 wältigen Bersten und Austritt von Verbrennungs- bzw. Explosionsgasen ergeben, während das Geschoss sich noch im Kanonenlauf befindet. Diese Gase können dann aufgrund der bei der Verbrennung der Initialzündladung bzw.

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der Sprengladung über die dabei entstehenden Leerräume in den Zünder eintreten und den Basisabschnitt des Zünders in einem Ausmasse verformen, dass dieses die Herausnahme der leeren Geschosshülse und damit auch ein neues Laden der Kanone beeinträchtigt und damit die Funktionsfähigkeit des Feuersystems. Demgemäss liegt der vorliegenden Erfindung weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Zünder der hier in Rede stehenden Gattung zu schaffen, bei dem eine rückwärtige Entladung von Verbrennungsgasen oder -materialien zum Basisabschnitt des Zünders verhindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erf indungsgemäss gekennzeichnet durch die Anordnung eines elektrischen Zwischen-Kontaktteils, welches als Radiofrequenz(RF)-Filter ausgebildet ist und einen Stift aufweist, der elektrisch mit dem weiteren Leiter verbunden ist, sowie einen Block, der von einer Isolierbeschichtung umschlossen ist und elektrisch mit dem elektrischen Zündelement verbunden ist, wobei der Block benachbart zu dem Stift einen konischen Abschnitt aufweist, der in einen entsprechend geformten Sitz des Gehäuses ein-gepasst ist und als Stoppelement jeglichen Rückstrom von Verbrennungsgasen oder -materialien zum Basisabschnitt des Zünders verhindert.

Der RF-Filtereffekt des erfindungsgemäss vorgesehenen Zwischen-Kontaktteils beruht auf einem sog. «L»-Filtertyp. Die Bestandteile eines solchen Filters sind eine Induktivität (der Stift) und eine Kapazität (der Kern). Bei hohen Frequenzen (RF) wirkt der Stift aufgrund des sog. Skineffektes als eine Induktivität, wobei elektrische Ströme nur von dem Oberflächenabschnitt, d. h. also der «Haut» (Skin) des Stiftes fliessen können. Aufgrund eines solchen Skineffektes hat das elektrische Zwischen-Kontaktteil eine relativ hohe Eigeninduktivität.

Falls es gewünscht ist, kann die Eigeninduktivität des Stiftes dadurch erhöht werden, dass er mit Ferrit umgeben wird.

Die Blockkomponente des elektrischen Zwischen-Kontaktteils besitzt bzw. schafft eine elektrische Kapazität,

welche weiterhin zu dem RF-Filtereffekt des Zwischen-Kontaktteils beiträgt. Es hat sich gezeigt, dass der Gesamt-RF-Fil-tereffekt des elektrischen Zwischen-Kontaktteils so ausgeprägt ist, dass der erfindungsgemässe elektrische Zünder gegen eine induzierte RF-Zündung sicher ist, wodurch es ermöglicht wird, den elektrischen Zünder mit einer niedrigen Stromtoleranz auszubilden, d. h. einem geringen Bereich zwischen den Stromstärken für «Nichtfeuern» und «Feuern». Es ist daher erfindungsgemäss möglich, einen elektrischen Zünder zu schaffen, der den Vorgaben für den Bereich zwischen «Nichtfeuern» und «Feuern» bei Panzerartillerie bzw. -kanonen erfüllt, die in einem speziellen Fall in der Grössenordnung von 1,1 Amp liegen. Es wurde weiterhin erfindungsgemäss gefunden, dass der Block des elektrischen Zwischen-Kontaktteils als Kapazität wirkt, welche eine Entladung jeglicher statischer Elektrizität der die Munition handhabenen Person in das elektrische Zündelement ableitet.

Schliesslich dient der konische Abschnitt des Blockes in Verbindung mit der Beschichtung als Stoppelement, welches jeglichen rückwärtigen berstenden Austritt von Verbrennungsgasen und heissen Partikeln verhindert und bewirkt, dass diese den Basisabschnitt des Zündelementes nicht erreichen können. Auf diese Weise wird jegliche Deformation des Basisabschnittes vermieden, die, falls sie auftreten würde, die Entladung bzw. Abgabe der leeren Geschosshülse beeinträchtigen und ein erneutes Laden der betreffenden Kanone mit einem neuen Geschoss verhindern könnte.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

s Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt durch eine mit einem erf indungsgemässen elektrischen Zünder ausgerüstete Patronenhülse;

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemässen elektrischen Zünder ;

io Fig. 3 eine Draufsicht auf das elektrische Zündelement des Zünders gemäss Fig. 2 in einer vergrösserten Darstellung; und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Darstellung gemäss Fig. 3 in Richtung der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 gesehen.

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Fig. 1 zeigt die Art und Weise, auf welche ein elektrischer Zünder in ein Artilleriegeschoss eingesetzt ist. Es ist erkennbar, dass die Patronenhülse 1 eine dichtende Basisplatte 2 aufweist, welche einem elektrischen Zünder 3 ange-20 passt ist. Der Zünder 3 ist zu einem perforierten Rohr 4 ausgerichtet, welches eine Zündladung enthält, während in dem das perforierte Rohr 4 umgebenden Raum der Patronenhülse 1 eine Treibladung 5 angeordnet ist. Für eine elektrische Zündung wird ein (nicht dargestellter) elektrischer Kontakt 25 mit einem innerhalb des elektrischen Zünders 3 angeordneten Kontakt verbunden, woraufhin eine innerhalb des Zünders 3 vorhandene Zündladung gezündet wird, welche ihrerseits eine Zündung der innerhalb des perforierten Rohres 4 vorhandenen Zündladung über eine Sprengkapsel 30 od. dgl. der Zünderanordnung bewirkt. Die Zündladung zündet sodann die Treibladung 5, woraufhin das Geschoss aus dem Kanonenrohr geschossen wird.

Fig. 2 zeigt den elektrischen Zünder 3 gemäss Fig. 1 in ver-grösserter Darstellung. Er besitzt einen zylindrischen Metall-35 körper 6, der eine Initialzündladung 7 aufweist, die in einer Metallbuchse 8 eingeschlossen und an ihrem rückwärtigen Ende durch ein elektrisches Zündelement 9 sowie am vorderen Ende durch eine Metallmembran 10 abgedichtet ist, welche durch einen Ring 11 abgestützt ist. Ein eine Sprengla-40 dung 13 enthaltender Stopfen 12 ist in den Kopfabschnitt des Metallkörpers 6 vor der Initialzündladung 7 eingeschraubt. Die rückwärtige Seite der Sprengladung 13 ist durch eine aus Metall oder Papier bestehende Membran 14 abgedichtet, welche an die Buchse 8 und den Stopfen 12 geklemmt ist. Auf 45 der Vorderseite der Sprengladung 13 sind Bohrungen 15 vorgesehen, durch welche die Verbrennungsprodukte der Sprengladung 13 in das Rohr 4 (s. Fig. 1) einbrechen, um die darin befindliche Zündladung zu zünden. Mit dem elektrischen Zündelement 9 wirkt eine (in Fig. 2 nicht geschnitten so dargestellte) Kontaktscheibe 16 zusammen, die ständig an der Rückseite des elektrischen Zündelementes anliegt, eine integrale Elektrode 17 aufweist und von einer Isolierkappe 18 eingeschlossen ist.

Eine Isolierkappe 19, welche einen Kontaktblock 20 hält, 55 ist in eine am rückwärtigen Abschnitt des Metallkörpers 6 angeordnete Gewindebohrung geschraubt. Der Kontaktblock 20 weist eine Aufnahme 21 auf, die zu einer Bohrung in der Stirnwand der Isolierkappe 19 fluchtet.

Zwischen dem elektrischen Zündelement 9 mit seiner ihm 60 zugeordneten Kontaktelektrodenanordnung 16,17 und dem Kontaktblock 20 weist der in Fig. 2 dargestellte, erfindungsgemässe elektrische Zünder ein elektrisches Zwischen-Kon-taktteil 22 auf. Das Kontaktteil 22 besitzt einen Stift 23, der in einer Aufnahme 21 des Blockes 20 angeordnet ist, und 65 zwar unter Zwischenanordnung einer rohrförmigen Kontaktfeder 24, sowie einen mit einer beispielsweise aus weichem Kunststoff bestehenden Isolierbeschichtung 26 versehenen Block 25 und eine vordere Isolierplatte 27. Der

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Block 25 enthält eine Aufnahme 28 für die Elektrode 17 Kontaktblock 20 mit dem zweiten Anschluss der Gleichunter Zwischenanordnung einer rohrförmigen Kontaktfeder Stromquelle verbunden ; ein elektrischer Strom fliesst durch 29. Benachbart zu dem Stift 23 besitzt der Block 25 des elek- die Brücke 39, welche zu blühen beginnt, wodurch die Initialiriseken Zwiscken-Kontaktteils 22 einen konischen zundladung 7 gezündet wird und das Gesckoss gefeuert wird. Abschnitt 30, der in einen zylindrischen Abschnitt 31 über- s Jeglicher rückwärtiger Austritt von Verbrennungsgasen, die geht. in den gezündeten Zünder 3 über die aufgrund einer Ver-

Die Ausbildung des elektrischen Zündelementes 9 ist in brennung der Initialzündladung 7 und der Sprengladung 13

den Fig. 3 und 4 näher dargestellt. Das Element besitzt einen entstehenden Freiräume eintritt, wird durch den Block 25

Isolier-Trägerkörper 33, der beispielsweise aus Keramikma- des Zwischen-Kontaktteils 22 gestoppt, indem durch den terial besteht und eine mittige Bohrung 34 aufweist. Der io Druck der Verbrennungsgase der konische Abschnitt 30 mit

Trägerkörper 33 trägt einen ersten elektrischen Leiter, dem entsprechenden Abschnitt der Beschichtung 26 auf welcher einen ersten Ringabschnitt aufweist, der an der seinen Sitz gedrückt wird, wodurch jegliche Durchlässigkeit

Rückseite des Trägerkörpers 33 angeordnet ist, d. h. an der durch entsprechende Abdichtung verhindert wird und jeg-

Seite, die in Fig. 2 der Kontaktscheibe 16 zugekehrt ist. Wei- liehe Verformung der Basisplatte des Zünders durch einen terhin trägt der Trägerkörper 33 einen rohrförmigen is rückwärtigen Austritt von Verbrennungs- bzw. Explosions-

Abschnitt 36, welcher die Bohrung 34 auskleidet, und einen gasen verhindert wird. Es ist demgemäss erkennbar, dass das zweiten Ringabschnitt 37, der an der Vorderseite des Träger- Zwischen-Kontaktteil 22 als Stopper wirkt, der eine rückwär-

körpers 33 angeordnet ist, d. h. also an der Seite, die in Fig. 2 tige Strömung von Verbrennungsgasen abblockt bzw. verhin-

der Initialzündladung 7 zugekehrt ist. Die Vorderseite des dert.

Trägerkörpers 33 trägt weiterhin einen zweiten ringförmigen 20 Aufgrund der Induktivität des Stiftes 23, die sich durch

Leiter 38 und eine Brücke 39, welche den zweiten Leiter 38 dessen Skineffekt ergibt, und die Kapazität des Blockes 25,

mit dem Ringabschnitt 37 des ersten Leiters 35,36,37 ver- wirkt das elektrische Zwischen-Kontaktteil als ein wirksamer bindet. Tiefpass-RF-Filter, der ein breites Band von Radiofre-

Die Leiter 35,36,37 und 38 sind ebenso wie die Brücke 39 quenzen einschliesslich aller derjenigen Frequenzen unter-

mit dem aus Keramikmaterial bestehenden Trägerkörper 33 25 drückt, die für die Telekommunikation und andere RF-

auf bekannte Art und Weise verbunden, beispielsweise in der Emitter verwendet werden, so dass auf diese Weise die sog.

Art einer gedruckten Schaltung oder durch entsprechende HERO-Effekte stark vermindert sind.

Dünnschichtauflagen. Durch diese bekannten Technologien Schliesslich stellt die Kapazität des Blockes 25 sicher, dass können spezielle geometrische Ausgestaltungen äusserst eine Entladung statischer Elektrizität von der Bedienungsgenau reproduzierbar hergestellt werden, d. h., dass es bei der 30 person keine Zündung auslöst. Es ist demgemäss ersichtlich, Produktion eines gewünschten Typs eines elektrischen Zünd- dass die elektrische Zündanordnung gemäss der vorlie-elementes möglich ist, die elektrischen Charakteristika des genden Erfindung zusätzlich zu der Sicherheit gegen schäd-Leiters und der Brücke stets präzise zu produzieren, mit dem liehe Wirkungen von nach hinten gerichteten Verbrennungs-Ergebnis, dass alle Zündelemente praktisch dieselbe kurze bzw. Explosionsgasen auch alle Anforderungen für eine Ver-Zündzeit aufweisen. 35 wendung im Zusammenhang mit Artilleriemunition i. a. und

Wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, ist der Leiter 38 Panzerkanonenmunition im besonderen erfüllt, indem sie gemäss Fig. 3 ständig mit der Metallbuchse 8 in Kontakt, die einen hohen Grad an Sicherheit gegen spontane Zündung ihrerseits mit dem Metallgehäuse 6 in Kontakt ist, wobei letz- durch einen von RF-Wellen induzierten elektrischen Strom tere wiederum mit der ebenfalls aus Metall bestehenden oder einen elektrischen Strom schafft, der durch Entladung Basisplatte 2 des Geschossmantels 1 (s. Fig. 1) in Kontakt ist. 40 elektrostatischer Energie von der Bedienungsperson her-Der Kanonenverschluss, mit dem die Buchse eines geladenen rührt. Demgemäss ermöglicht es die Erfindung, den elektri-Geschosses in Kontakt ist, ist ständig an einen der beiden sehen Zünder mit einem engen Spielraum von etwa 1,1 Amp Anschlüsse einer Gleichstromquelle, beispielsweise die Vor- zwischen «Nicht-Feuern» und «Feuern» auszubilden. Dieses ratsbatterie eines Panzermotors, angeschlossen, wie dieses an ist beispielsweise durch Auswahl des thermischen Koeffi-sich bekannt ist, und als Folge dieser Kette elektrischer Ver- 45 zienten zu erreichen, so dass das elektrische Zündelement 9 bindungen ist der Kontakt bzw. Leiter 38 stets mit einem von durch einen Strom von etwa 1 Amp und einer Leistung von zwei Gleichstromanschlüssen verbunden. etwa 1 Watt nicht gezündet wird, aber durch einen Strom von Wie weiter aus Fig. 2 erkennbar ist, ist der erste Ringab- nicht weniger als etwa 2,1 Amp in einem vorgegebenen, präschnitt 35 des ersten Leiters 35,36,37 ständig mit der Kon- zisen Zeitablauf gezündet wird.

taktscheibe 16 und demgemäss mit dem Kontaktblock 20 50 Falls gewünscht, kann die Selbstinduktivität des Stiftes 23

über eine Verbindungskette verbunden, welche die Elektrode dadurch erhöht werden, dass er mit Ferrit umgeben wird,

17, die Kontaktfeder 29, den Block 25, den Stift 23 und die indem er beispielsweise mit einem Ferritrand od. dgl.

Kontaktfeder 24 enthält. Demgemäss ist zu jeder Zeit der umgeben wird.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1 Watt die Initialzündladung (7) nicht zündet.

1. Elektrischer Zünder mit einem Gehäuse, welches eine Initialzündladung enthält, der ein elektrisches Zündelement zugeordnet ist, welches einen Isolier-Trägerkörper aufweist, der zwei elektrische Leiter trägt, die zueinander isoliert sind und durch eine elektrische Widerstandsbrücke verbunden sind, wobei einer der beiden Leiter ständig elektrisch mit einem von zwei Anschlüssen einer Gleichstromquelle verbunden ist, während der andere Leiter elektrisch mit einem weiteren Leiter verbunden ist, der mit dem anderen Anschluss der Gleichstromquelle zu verbinden ist, gekennzeichnet durch die Anordnung eines elektrischen Zwischen-Kontaktteils (22), welches als Radiofrequenz(RF)-Filter ausgebildet ist und einen Stift (23) aufweist, der elektrisch mit dem weiteren Leiter verbunden ist, sowie einen Block (25), der von einer Isolierbeschichtung (26) umschlossen ist und elektrisch mit dem elektrischen Zündelement (9) verbunden ist, wobei der Block (25) benachbart zu dem Stift (23) einen konischen Abschnitt (30) aufweist, der in einen entsprechend geformten Sitz des Gehäuses (6) eingepasst ist und als Stoppelement jeglichen Rückstrom von Verbrennungsgasen oder -material zum Basisabschnitt des Zünders (3) verhindert.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die elektrischen Charakteristika des elektrischen Zündelementes (9) so gewählt sind, dass ein Strom von etwa 1 Amp und eine korrespondierende Eingangsleistung von etwa

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PATENTANSPRÜCHE

3. Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Charakteristika des elektrischen Zündelementes (9) durch einen entsprechenden thermischen Zeitkoeffizienten so gewählt sind, dass ein Strom von etwa 2,1 Amp die Initialzündladung (7) zündet.

4. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (23) des elektrischen Zwi-schen-Kontaktteils (22) mit Ferrit umgeben ist.