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Die
Erfindung betrifft einen Miniatur-Detonator.
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Aus
der
DE 1 816 027 A ist
eine Miniatur-Zündkapsel
für Artillerie-Munition
bekannt, welche eine zylindrische Metallhülse, einen einwärts gewölbten Bodendeckel
am einen Ende der Metallhülse,
eine Hauptladung, die an dem Bodendeckel anliegt, eine Zwischenladung
aus Sprengstoff, die an der Hauptladung anliegt, eine Zündeinrichtung
mit einer Primärladung
aus Explosivstoff, die an der Zwischenladung anliegt, und einen
Verschluss an der anderen Stirnseite der Metallhülse aufweist.
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Aus
der
GB 2 190 730 A ist
ein Anzündelement
für eine
Sprengeinrichtung bekannt, welche insbesondere zur Initiierung einer
mehrteiligen Sprengfolge geeignet ist.
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Aus
der
DE 42 14 327 C1 ist
ein Detonatorbaukastensystem bekannt, bei dem abhängig vom geplanten
Einsatzzweck einem Detonator unterschiedliche Zusatzaufladungsmengen
beigepackt werden können.
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Die
DE 199 60 642 B4 beschreibt
eine pyrotechnische Zündkette,
bei welcher in einem Gehäuse eine
Verstärkerladung
und ein Anzündelement
angeordnet sind. Um die Anzündung
der Verstärkerladung zu
verbessern, kann ein zwischen Verstärkerladung und Anzündelement
befindlicher Napf gewölbt
ausgeführt
sein.
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Die
DE 33 10 253 C1 beschreibt
eine Ladungskette aus mehreren hintereinander angeordneten Ladungen.
Die Ladungen können
dabei kaskadenartig in einem sich konisch verjüngenden Rohr angeordnet sein.
Die konische Verjüngung
dient dazu, die Endgeschwindigkeit zu erhöhen. Die ersten Ladungen der
Ladungskette werden über
Zündpillen gezündet und
die nachfolgenden Ladungen sind dann über den Aufschlag des Projektils
der vorhergehenden Ladung zündbar.
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Bekannte
Detonatoren funktionieren, indem ein hinreichend reib-, schlag-
oder temperaturempfindlicher Eingangssatz initiiert wird. Der Eingangssatz
initiiert wiederum einen oder mehrere nachfolgende Sätze, von
welchen der letzte Satz eine ausreichende Energie und Masse besitzt,
um die durch den Detonator zu initiierende Ladung zur Umsetzung zu
bringen.
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Die Überzündung erfolgt
typischerweise durch eine Druckwelle des heißen Gases und/oder durch heiße, sich
schnell bewegende Metallsplitter aus einem Bodenelement des Detonators.
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Bei
der Überzündung auf
unempfindliche Sprengstoffe, wie sie in unempfindlichen Munitionen in
allen Zündketten-Komponenten
nach der Zündketten-Unterbrechung,
d. h. nach der Sicherung, und in den Hauptladungen Anwendung finden,
ist eine solche Initiierung überhaupt
nicht oder nur mit sehr großen
Detonator-Aufladungen möglich.
Andererseits besteht der Wunsch, die Aufladung von Detonatoren und
Zündketten-Komponenten zu verringern,
d. h. möglichst
klein zu dimensionieren. Dies ist erforderlich, um bspw. bei komplexen
Zündern
und Zündeinrichtungen
Bauraum einzusparen, und um die Zündersicherheit zu erhöhen. Das
bedeutet, dass bei Detonatoren im Prinzip zwei gegenläufige Forderungen bestehen,
nämlich
einerseits ein kleinerer Bauraum und eine geringere Aufladung, und
andererseits eine größere Ausgangsleistung
zur Initiierung unempfindlicher Sprengstoffe.
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In
Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Miniatur-Detonator der eingangs genannten Art kleinen Bauraums
und geringer Aufladung mit einer größeren Ausgangsleistung zur
Initiierung von unempfindlichen Sprengstoffen zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Miniatur-Detonators
sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Der
erfindungsgemäße Miniatur-Detonator beruht
auf dem Prinzip, dass er mit einer geringen Aufladung von bspw.
10 bis 20 mg seine Ausgangsleistung gerichtet entwickelt und auf
diese Weise über
relativ große
Strecken von z. B. 3 bis 5 mm auch nachfolgende unempfindliche Zündketten-Komponenten
initiieren kann. Die gerichtete Leistungsabgabe erfolgt, indem durch
eine detonative Umsetzung der Detonatorboden umgeformt und auf eine
hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird. Der besagte Detonatorboden
trifft in Form einer hinreichend flachen Scheibe (Flyer) mit einer
hinreichend hohen Geschwindigkeit auf den Eingang einer nachfolgenden Zündketten-Komponente, d. h.
eines Boosters, auf und leitet dort eine Schockwelle hinreichender
Höhe und
Länge ein,
so dass der besagte Booster initiiert wird.
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Erfindungsgemäß kann die
Primärladung des
Miniatur-Detonators thermisch mit Hilfe eines elektrischen Brückenelementes
oder mechanisch mittels eines schlag- oder reibempfindlichen Satzes initiiert
werden. Im zuerst genannten Fall kann der Miniatur-Detonator bspw. einen
Durchmesser von 2,5 mm und eine axiale Abmessung von 3,5 mm besitzen,
wobei es sich versteht, dass auch andere Abmessungen möglich sind.
Erfolgt die Initiierung der Primärladung
des Miniatur-Detonators mit Hilfe eines schlag- oder reibempfindlichen Satzes, so kann
der Miniatur-Detonator z. B. einen Durchmesser von 3,5 mm und eine
axiale Abmessung von 5,5 mm besitzen, wobei es sich auch hier versteht,
dass auch andere Abmessungen realisierbar sind. Die angegebenen
Dimensionen sollen nur dazu dienen, die Größendimensionen des erfindungsgemäßen Miniatur-Detonators
zu verdeutlichen.
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Der
erfindungsgemäße Miniatur-Detonator ist
derartig gestaltet, dass die Initiierungsstelle der Primärladung
zentrisch vorgesehen ist, so dass sich eine Detonationsfront durch
die Ladung hindurch ausreichend rotationssymmetrisch ausbreitet
und den Flyer hinreichend rotationssymmetrisch ausbildet und achsparallel beschleunigt.
Auf diese Weise können
erfindungsgemäße Miniatur-Detonatoren
mit den oben genannten Abmessungen und Sprengstoff-Aufladungen von
bspw. 10 bis 20 mg realisiert werden.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
des erfindungsgemäßen Miniatur-Detonators sowie
von diesem nachgeordneten Ausführungsbeispielen
insensitiver Zündketten-Stufen.
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Es
zeigen:
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1 vergrößert eine
erste Ausbildung des Miniatur-Detonators in einer Längsschnittdarstellung,
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2 vergrößert längsgeschnitten
eine zweite Ausführungsform
des Miniatur-Detonators,
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3 längsgeschnitten
eine Ausbildung eines insensitiven ersten Boosters, der eine zweite Stufe
einer Miniatur-Zündkette
bildet, deren erste Stufe von einem Miniatur-Detonator gemäß 1 oder
gemäß 2 gebildet
ist,
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4 eine
Längsschnittdarstellung
einer zweiten Boosterstufe, die von dem ersten Booster gemäß 3 beabstandet
gezeichnet ist,
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5 eine
Längsschnittdarstellung
der Booster gemäß den 3 und 4,
die miteinander kombiniert sind, und
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6 einen
Längsschnitt,
bei dem die beiden Boosterstufen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht
sind.
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1 verdeutlicht
vergrößert eine
Ausbildung des Miniatur-Detonators 10, der zur Überzündung auf
eine Zündkette 12 (siehe
die 5 und 6) vorgesehen ist. Der Miniatur-Detonator 10 besitzt
eine Ladung 14 kleiner Masse von bspw. 10 bis 20 mg. Die
Ladung 14 ist zur gerichteten Generierung ihrer von einem
zentrischen Initiierungsort 16 ausgehenden Leistung hin
zu einem Detonatorboden 18 vorgesehen. Der Detonatorboden 18 ist
zur Umformung in eine flache Scheibe (Flyer) 20 hoher Geschwindigkeit
konkav eingedellt ausgebildet. Der Flyer 20 ist in 1 vom
Miniatur-Detonator 10 axial
geringfügig
beabstandet mit dünnen
strichlierten Linien angedeutet. Die Ladung 14 des Miniatur-Detonators 10 weist
eine Primärladung 22 und
eine daran angrenzende Sekundärladung 24 auf.
Die Primärladung 22 ist
in einem Zentrierelement 26 vorgesehen. Die Sekundärladung 24 grenzt
an den konkav eingedellten Detonatorboden 18 an.
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Bei
dem in 1 dargestellten Miniatur-Detonator 10 ist
zur Initiierung der Primärladung 22 ein elektrisches
Brückenelement 28 vorgesehen.
Das elektrische Brückenelement 28 ist
an einem elektrisch isolierenden Bodenabschlusselement 30 des Miniatur-Detonators 10 vorgesehen.
Aus dem elektrisch isolierenden Bodenabschlusselement 30 erstrecken
sich voneinander beabstandet Anschlusselemente 32 heraus,
die mit dem elektrischen Brückenelement 28 kontaktiert
sind.
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Das
elektrisch isolierende Bodenabschlusselement 30 weist eine
Umfangshülse 34 auf,
die das Bodenabschlusselement 30 umschließt.
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Das
Zentrierelement 26 ist an einer Verlängerungshülse 36 angebracht.
Zwischen der Verlängerungshülse 36 des
Zentrierelementes 26 und der Umfangshülse 34 des elektrisch
isolierenden Bodenabschlusselementes 30 ist bei dem in 1 gezeichneten
Ausführungsbeispiel
des Miniatur-Detonators 10 eine Ausgleichshülse 38 vorgesehen.
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Der
konkav eingedellte Detonatorboden 18 ist materialeinstückig mit
einem Detonatormantel 40 ausgebildet. Der Detonatormantel 40,
die Verlängerungshülse 36 des
Zentrierelementes 26, die Ausgleichshülse 38 zwischen der
Verlängerungshülse 36 und
der Umfangshülse 34 des
Bodenabschlusselementes 30 und die Umfangshülse 34 sind
an der vom konkav eingedellten Detonatorboden 18 abgewandten
Anschluss-Seite
miteinander dicht verschweißt. Diese
dichte Verschweißung
ist mit der Bezugsziffer 42 bezeichnet.
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Während die 1 einen
Miniatur-Detonator 10 vergrößert längsgeschnitten verdeutlicht,
bei dem die Primärladung 22 thermisch
mit Hilfe des elektrischen Brückenelementes 28 initiiert
wird, zeigt die 2 vergrößert längsgeschnitten eine Ausbildung des
Miniatur-Detonators 10, der mechanisch mittels eines schlag-
oder reibempfindlichen Satzes 44 initiiert wird. Das kann
bspw. mit Hilfe einer Nadel 46 geschehen, die in 2 mit
dünnen
strichlierten Linien abschnittweise angedeutet ist.
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An
den schlag- oder reibempfindlichen Satz 44 grenzt eine
Primärladung 22 und
an diese grenzt eine Sekundärladung 24 an.
Mit der Bezugsziffer 18 ist auch in 2 der konkav
eingedellte Detonatorboden bezeichnet, der zur Umformung in eine
flache Scheibe (Flyer) 20 hoher Geschwindigkeit vorgesehen
ist, die auch in 2 durch dünne strichlierte Linien schematisch
verdeutlicht ist.
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Der
schlag- oder reibempfindliche Satz 44 ist in einem hutförmigen ersten
Gehäuseteil 48 vorgesehen.
Die Primärladung 22 und
die Sekundärladung 24 sind
in einem umgekehrt hutförmigen
zweiten Gehäuseteil 50 vorgesehen.
Das zweite Gehäuseteil 50 ist
mit dem konkav eingedellten Detonatorboden 18 materialeinstückig ausgebildet.
Das erste und das zweite Gehäuseteil 48 und 50 sind
miteinander dicht verschweißt.
Diese Verschweißung
ist in 2 mit der Bezugsziffer 52 bezeichnet.
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Der
Miniatur-Detonator 10 gemäß 1 oder gemäß 2 bildet
eine erste Stufe einer Miniatur-Zündkette, deren zweite Stufe
von einem insensitiven ersten Booster 54 gebildet ist (siehe
die 3, 5 und 6). Der
insensitive erste Booster 54 weist einen Eingangsdurchmesser
auf, der an den Ausgangsdurchmesser des Miniatur-Detonators 10 angepasst
ist. Der erste Booster 54 weist eine insensitive Sprengstoff-Aufladung 56 auf,
die in einem sich trichterförmig
erweiternden Aufnahmeraum 58 eines ersten Boostergehäuses 60 vorgesehen
ist. Der trichterförmig
erweiterte Aufnahmeraum 58 im ersten Boostergehäuse 60 ist
auf der dem Miniatur-Detonator zugewandten Seite mit einem Abschlusselement 62 und
auf der davon abgewandten anderen Seite durch ein Abschlusselement 64 abgeschlossen
(siehe die 3 und 5).
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Der
insensitive erste Booster 54 ist mit einer zweiten Boosterstufe 66 kombinierbar
bzw. kombiniert, die in 4 von dem ersten Booster 54 gemäß 3 axial
beabstandet und in 5 mit dem ersten Booster 54 kombiniert
dargestellt ist.
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Die
zweite Boosterstufe 66 weist ein zugehöriges zweites Boostergehäuse 68 auf,
das mit einem sich ebenfalls trichterförmig erweiternden Aufnahmeraum 70 ausgebildet
ist. Im Aufnahmeraum 70 ist eine Sprengstoff-Aufladung 72 vorgesehen.
Der Aufnahmeraum 70 des zweiten Boostergehäuses 68 der zweiten
Boosterstufe 66 ist an der dem ersten Booster 54 (siehe 3)
zugewandten Seite mittels eines Abschlusselementes 74 und
auf der davon abgewandten zweiten Seite durch ein zweites Abschlusselement 76 verschlossen.
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Das
zweite Abschlusselement 64 des ersten Boosters 54 kann
zur Ausbildung eines Flyers konkav eingedellt ausgebildet sein.
Das ist in 3 durch eine bogenförmige, strichlierte
Linie 78 verdeutlicht. Desgleichen ist es möglich, dass
das zweite Abschlusselement 76 der zweiten Boosterstufe 66 zur
Ausbildung eines Flyers konkav eingedellt ausgebildet ist. Das ist
in 4 durch die strichlierte Linie 80 verdeutlicht.
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Wie
bereits erwähnt
worden ist, verdeutlicht die 5 eine Zündkette 12,
bei welcher der erste Booster 54 und die zweite Boosterstufe 66 jeweils selbständige Komponenten
bilden, die aneinander angrenzend angeordnet sind. Demgegenüber verdeutlicht
die 6 eine Ausbildung der Zündkette 12, bei welcher
die zweite Boosterstufe 66 mit ihrer Sprengstoff-Aufladung 72 mit
dem ersten Booster 54 mit seiner Sprengstoff-Aufladung 56 in
einem gemeinsamen Boostergehäuse 82 aneinander
angrenzend vorgesehen sind. Hierbei handelt es sich also um einen
monolithischen Aufbau eines Zündverstärkers für einen
Miniatur-Detonator 10 gemäß den 1 oder 2.
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- 10
- Miniatur-Detonator
(für 12)
- 12
- Zündkette
- 14
- Ladung
(von 10)
- 16
- Zentrischer
Initiierungs-Ort (von 14)
- 18
- Detonatorboden
(von 10)
- 20
- Flache
Scheibe (Flyer) (aus 18)
- 22
- Primärladung
(von 14)
- 24
- Sekundärladung
(von 14)
- 26
- Zentrierelement
(von 10 für 22)
- 28
- Elektrisches
Brückenelement
(für 22 an 30)
- 30
- Elektrisch
isolierendes Bodenabschlusselement (von 10 für 28)
- 32
- Anschlusselemente
(für 28)
- 34
- Umfangshülse (von 30)
- 36
- Verlängerungshülse (von 26)
- 38
- Ausgleichshülse (zwischen 34 und 36)
- 40
- Detonatormantel
(von 10 für 18)
- 42
- Verschweißung (zwischen 34, 38 36, 40)
- 44
- Schlag-
oder reibempfindlicher Satz (von 10 für 22)
- 46
- Nadel
(für 44)
- 48
- Erstes
Gehäuseteil
(für 44)
- 50
- Zweites
Gehäuseteil
(für 22 und 24)
- 52
- Verschweißung (zwischen 48 und 50)
- 54
- Erster
Booster (von 12)
- 56
- Insensitive
Sprengstoff-Aufladung (von 54)
- 58
- Trichterförmig erweiterter
Aufnahmeraum (in 60 für 56)
- 60
- Erstes
Boostergehäuse
(von 54)
- 62
- Erstes
Abschlusselement (von 54)
- 64
- Zweites
Abschlusselement (von 54)
- 66
- Zweite
Boosterstufe (von 12)
- 68
- Zweites
Boostergehäuse
(von 66)
- 70
- Trichterförmig erweiterter
Aufnahmeraum (in 68 für 72)
- 72
- Sprengstoff-Aufladung
(in 70)
- 74
- Erstes
Abschlusselement (von 70)
- 76
- Zweites
Abschlusselement (von 70)
- 78
- Bogenförmige strichlierte
Linie (bei 64)
- 80
- Bogenförmige strichlierte
Linie (bei 76)
- 82
- Boostergehäuse (für 54 und 66)