DE10020019A1 - Elektrothermische Anzündvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Elektrothermische Anzündvorrichtung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrothermische Anzündvorrichtung zur Anzündung einer Pulver-Treibladung (4), welche mindestens einen sich mindestens teilweise durch die Treibladung erstreckenden elektrisch leitenden Draht (11; 15; 19; 22) umfaßt, der mit einer Stromquelle (3) verbindbar ist. DOLLAR A Um zu erreichen, daß die Anzündvorrichtung einen geringen elektrischen Energiebedarf aufweist und auf einfache Weise an unterschiedliche Forderungen der Anzündvorrichtung angepaßt werden kann, schlägt die Erfindung vor, den elektrisch leitenden Draht (11; 15; 19; 22) mit einem pyrotechnischen Anzündsatz (12; 16; 20) zu beschichten. Als vorteilhaft hat sich als Anzündsatz ein Gemisch auf der Basis Kaliumperchlorat-Zirkonium (KClO¶4¶-Zr) erwiesen.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrothermische Anzündvorrichtung zur Anzündung einer
Pulver-Treibladung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung
einer derartigen Anzündvorrichtung.
Bei bekannten Patronen mit elektrothermischer Zündvorrichtung wird zur Zündung des
Treibladungspulvers im bodenseitigen Bereich der entsprechenden Patrone ein drahtförmi
ger Leiter von einem derart hohen Strom durchflossen, daß er explosionsartig verdampft
und eine Lichtbogenentladung einleitet. Über diese Lichtbogenentladung wird dann das
entsprechende Treibladungspulver angezündet.
Als nachteilig hat es sich erwiesen, daß bei einer rein elektrothermischen Anzündvorrichtung die gesamte, zur reproduzierbaren Anzündung notwendige Energie elektrisch bereit
gestellt werden muß. Hierdurch ergibt sich ein hoher Bedarf an elektrischer Energie.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 199 21 379.8 ist es fer
ner bekannt, die drahtförmigen Leiter nicht unmittelbar durch die Treibladung hindurchzu
führen, sondern innerhalb von aus Treibladungspulver bestehenden Röhren anzuordnen.
Diese Treibladungspulver-Röhren bilden dann innerhalb der Treibladung Anzündkanäle.
Bei Aktivierung der Anzündvorrichtung verdampft zunächst der drahtförmige Leiter und
im Inneren der jeweiligen Treibladungspulver-Röhren entsteht ein Lichtbogenplasmakanal.
Über die Plasmakanäle wird die Energie über Strahlungstransportmechanismen an die
Umgebung abgegeben. Diese Energieabgabe führt zu einer raschen Anzündung der Treib
ladungspulver-Röhren und zu deren Umsetzung. Die dabei entstehenden Treibladungsgase
der Treibladungspulver-Röhren sowie die freigegebene Lichtbogenstrahlung verursachen
ein schnelles und gleichmäßiges Anzünden des umgebenen Treibladungsaufbaus.
Aus der unveröffentlichten DE 199 21 379.8 ist es ebenfalls bekannt, die elektrisch leiten
den Drähte durch eine Metallisierung zu ersetzen, die innenseitig auf die Treibladungspul
ver-Röhren aufgebracht wird.
Ausgehend von der DE 199 21 379.8 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine An
zündvorrichtung anzugeben, bei der zur Anzündung der Pulver-Treibladung ein reduzierter
Bedarf an elektrisch zuzuführender Energie erforderlich ist, wobei die vorteilhaften Eigen
schaften der elektrothermischen Anzündung weiterhin genutzt werden können. Ferner soll
ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anzündvorrichtung offenbart werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Anzündvorrichtung durch die
Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des An
spruchs 6 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenba
ren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, den elektrisch leitenden Draht
nicht in eine Treibladungspulver-Röhre einzubringen, sondern mit einem pyrotechnischen
Anzündsatz zu beschichten. Als vorteilhaft hat sich als Anzündsatz ein Gemisch auf der
Basis Kaliumperchlorat-Zirkonium (KClO4-Zr) erwiesen.
Vorzugsweise wird diesem Gemisch ein polymerer Binder aus der Reihe der Fluoralkane
beigegeben, welcher bewirkt, daß der Anzündsatz aus einer Lösemittelemulsion heraus auf
Drähte aufgetragen werden kann und nach Verdampfen des Lösemittels fest am Draht
haftet. Der Binderanteil verleiht dem am Draht haftenden Zündsatz darüberhinaus auch
elastische Eigenschaften.
Nach Initiierung des Anzündsatzes durch einen durch den Draht fließenden Strom setzt
sich das Gemisch um und es wird bei Temperaturen um 4000°C Zirkoniumoxid (ZrO2)
gebildet, welches als feine hot spots die Anzündung des Treibladungspulvers unterstützt
und den Bedarf an elektrischer Energie reduziert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand
von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Patrone mit einer erfindungsgemäßen Anzündvor
richtung, welche einen elektrisch leitenden, einen homogenen Durchmesser aufwei
senden Draht umfaßt, der mit einem Anzündsatz beschichtet ist;
Fig. 2 die vergrößerte Darstellung eines Querschnittes durch den beschichteten Draht
entlang der in Fig. 1 mit II-II bezeichneten Schnittlinie;
Fig. 3-5 drei Längsschnitte durch elektrisch leitende Drähte, die jeweils mit einem
Anzündsatz beschichtet sind und unterschiedlich ausgebildete Durchmesser aufwei
sen.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Patrone (z. B. zum Verschießen aus einer Panzerwaffe) bezeichnet,
die zur Zündung über einen Schalter 2 mit einer Stromquelle 3 verbunden ist. Die entspre
chende Waffe, in der sich die Patrone 1 befindet, ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt.
Die Patrone 1 umfaßt eine mit einer Treibladung 4 gefüllte Hülse 5 und einen die Treibla
dungshülse 5 bodenseitig abschließenden Hülsenboden 6. Die verbrennbare Hülse 5 ist im
Bereich ihres hülsenbodenseitigen Endes 7 formschlüssig zwischen einem Isolierformteil 8
und dem Hülsenboden 6 fixiert.
In dem Hülsenboden 6 ist mittig eine gegenüber diesem elektrisch isolierte Hochspan
nungselektrode 9 angeordnet, die durch das Isolierformteil 8 hindurchgeführt und mit einer
Metallscheibe 10 verbunden ist.
An der Metallscheibe 10 ist ein elektrisch leitender Draht 11 mit über seine Länge homo
genem Durchmesser befestigt, der mit einem Anzündsatz 12 beschichtet ist (Fig. 2). Im
Bereich des Hülsendeckels 13 der Treibladungshülse 5 ist der Draht 11 mit einem ringför
migen Kontaktteil 14 verbunden, welches seinerseits die auf Erdpotential liegende Innen
wand der nicht dargestellten Waffe kontaktiert.
Zum Verschießen der Patrone 1 wird der Schalter 2 geschlossen und die mit einer Reihe
von aufgeladenen Kondensatoren bestückte Stromquelle 3 (bei einer Spannung bis zu 40 kV)
schlagartig entladen. Der dabei auftretende Entladestrom führt zu einem explosionsar
tigen Verdampfen des Drahtes 11 und zur Einleitung eines Lichtbogenplasmas auf der ge
samten Länge des Drahtes. Durch die Wechselwirkung des Lichtbogenplasmas mit dem
Anzündsatz 12 wird dessen Initiierung auf der gesamten Länge der Beschichtung 12 be
wirkt und die dabei entstehenden pyrotechnischen Partikel werden in die Treibladung 4
hineingeschleudert.
Fig. 3 zeigt den Aufbau eines lichtbogeneinleitenden Drahtes 15 mit inhomogenem Durch
messer, welcher mit einem Anzündsatz 16 ummantelt ist. Bei Einleitung eines entspre
chend hohen Stromes in den Draht 15 wird dieser zunächst in den Bereichen 17 mit gerin
gem Durchmesser explosionsartig verdampft. In diesen Bereichen beginnt daher zunächst
die Ausbildung von Lichtbogenplasmen und deren Wechselwirkung mit dem Anzündsatz
16. Zeitlich versetzt erfolgt dann die Bildung von Lichtbogenplasmen in den Bereichen 18
des Drahtes 15, die einen größeren Durchmesser aufweisen. Über die Drahtdicke und/oder
über die Stromverläufe kann die gewünschte Zeitverzögerung der Erzeugung der Plasmen
in der Treibladung eingestellt werden. Über die Abstände der Drahtinhomogenitäten kann
eine entsprechende räumliche Verteilung der Plasmen erzeugt werden.
Fig. 4 zeigt einen elektrischen Draht 19 mit in Richtung der Längsachse konisch ausgebil
detem Durchmesserverlauf, welcher mit einem Anzündsatz 20 beschichtet ist. Bei Einlei
tung eines entsprechend hohen Stromes erfolgt die explosionsartige Verdampfung zunächst
an der Stelle 21, an welcher der Draht 19 seinen geringsten Durchmesser aufweist und
wandert dann in Richtung der Durchmesservergrößerung. Mit einem derartigen Aufbau
können Anzündvorgänge erzeugt werden, die in Längsrichtung des Drahtes 19 zeitlich
gesteuert ablaufen. Die Ablaufgeschwindigkeiten werden dabei durch die Drahtgeometrie
und/oder durch die Form des Strompulses eingestellt.
Die gleichen Überlegungen gelten auch für das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel,
bei dem ein elektrischer Draht 22 eine stufenförmige Vergrößerung des Durchmessers
aufweist.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispiele beschränkt. So kann beispielsweise auch der Zündsatz durch entsprechende Zu
sätze elektrisch leitend ausgebildet sein.
1
Patrone
2
Schalter
3
Stromquelle
4
Treibladung, Pulver-Treibladung
5
Hülse, Treibladungshülse
6
Hülsenboden
7
Ende
8
Isolierformteil
9
Hochspannungselektrode
10
Metallscheibe
11
Draht
12
Anzündsatz, Beschichtung
13
Hülsendeckel
14
Kontaktteil
15
Draht
16
Anzündsatz
17
Bereich
18
Bereich
19
Draht
20
Anzündsatz
21
Stelle
22
Draht
Claims (6)
1. Elektrothermische Anzündvorrichtung zur Anzündung einer Pulver-Treibladung (4)
mit den Merkmalen:
- a) die Anzündvorrichtung umfaßt mindestens einen sich mindestens teilweise durch die Treibladung erstreckenden elektrisch leitenden Draht (11; 15; 19; 22), welcher mit einer Stromquelle (3) verbindbar ist und
- b) der elektrisch leitende Draht (11; 15; 19; 22) ist mindestens in einem Teilbereich mit einem pyrotechnischen Anzündsatz (12; 16; 20) beschichtet.
2. Anzündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht
(11; 15; 19; 22) entsprechend dem gewünschten Anzündverhalten der Anzündvorrichtung innerhalb des Anzündsatzes (12; 16; 20) einen homogenen, inhomogenen, ko
nisch sich erweiternden oder in Stufen sich vergrößernden Durchmesser aufweist.
3. Anzündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der An
zündsatz (12; 16; 20) durch entsprechende Zusätze elektrisch leitend ist.
4. Anzündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei dem pyrotechnischen Anzündsatz (12; 16; 20) um ein Gemisch auf der
Basis Kaliumperchlorat-Zirkonium (KClO4-Zr) handelt.
5. Anzündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalium
perchlorat-Zirkonium-Gemisch einen polymeren Binder aus der Reihe der Fluoral
kane enthält.
6. Verfahren zur Herstellung einer Anzündvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß aus dem Kaliumperchlorat-Zirkonium-Gemisch nach Zumi
schung des Binders unter Verwendung eines entsprechenden Lösemittels eine Emul
sion hergestellt wird, daß diese Lösemittelemulsion dann auf den elektrisch leitenden
Draht (11; 15; 19; 22) aufgetragen wird und daß anschließend das Lösemittel ver
dampft wird.
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