-
Die Erfindung betrifft einen Geschosszünder mit einer Sicherungsvorrichtung, ein hierzu ausgebildetes Waffenrohr eines Waffensystems und ein Verfahren zur Sicherung eines Geschosszünders.
-
Es gibt Vorschriften, die vorgeben, dass Zünder bzw. Zündsysteme eine Sicherungsvorrichtung haben müssen, die konstruktiv mindestens zwei voneinander unabhängige Sicherungselemente beinhalten, welche das ungewollte Schärfen des Zünders oder Zündsystems verhindern. Die beiden Sicherungselemente müssen gewährleisten, dass die Wahrscheinlichkeit für ein ungewolltes Entsichern, d. h. also ein Schärfen des Zünders oder Zündsystems, kleiner als eins zu einer Million (10–6) ist. Erst bei Auftreten von zwei voneinander unabhängigen Umweltkriterien darf eine Entsicherung der Sicherungsvorrichtung im Zünder oder Zündsystem erfolgen.
-
Es sind verschiedene Konstruktionen bekannt, die den Forderungen der bestehenden Vorschriften nachkommen. Dabei richten sich die Konstruktionen der Zünder oder Zündsysteme meistens nach der Konstruktion des Waffensystems mit dem ein Geschoss zu verschießen ist und damit einhergehend nach der Konstruktion des Geschosses. Das bedeutet, dass Zünder oder Zündsysteme unterschiedlich aufgebaut sind, je nachdem ob es sich um ein drallstabilisiertes oder am flügelstabilisiertes Geschoss handelt.
-
Aus der
WO 2011/072774 A1 ist beispielsweise eine Sicherungseinrichtung für einen Zünder eines Geschosses bekannt, die eine Sicherungseinheit mit einer Sensoreinheit enthält, die dazu vorbereitet ist, bei einem festgelegten Beschleunigungszustand, ein Steuersignal zum Entsichern des Sicherungselementes auszugeben. Das bedeutet, dass die Abschussbeschleunigung als ein Umweltkriterium dient.
-
Bei gezogenen Rohren werden in der Regel die Abschussbeschleunigung sowie der auf den Zünder übertragene Drall als Umweltbedingungen herangezogen. Aus der
DE 23 10 668 A ist ein Aufschlagzünder bekannt, bei dem eine Zündladung durch ein drallabhängig lösbares Fliehglied verriegelt ist und erst nach dem Lösen des Fliehgliedes, vornehmlich durch die Geschossrotation in eine Scharfstellung aufrichtbar ist.
-
Bei Glattrohren, z. B. Mörsern oder Schulterwaffen kann die Sensierung des Dralls nicht als Umweltbedingung zur Entsicherung herangezogen werden, so dass hier in der Vergangenheit andere Sicherungselemente verwendet wurden. So wird beispielsweise beim Mörserzünder DM111 zur Entsicherung ein Vorstecker verwendet, welcher manuell von Hand gezogen werden muss. Vorstecker werden jedoch nicht mehr zugelassen, da sie nicht mit den bestehenden Vorschriften konform sind und beispielsweise ein Nichtziehen des Steckers einen Blindgänger erzeugt.
-
Deshalb sind Alternativen bekannt, wie beispielsweise aus der
DE 100 00 177 A1 , bei der eine Zündeinrichtung für eine Mörsergranate ein Windrad aufweist, das zum Vorspannen einer Federeinrichtung vorgesehen ist, um die Zündeinrichtung von einer Sicherstellung in eine Scharfstellung zu verstellen. Nachteil bei Sicherungsvorrichtungen, die ein Windrad aufweisen, ist, dass die Windradbauteile relativ viel Bauvolumen im Vergleich zu anderen Zünderbaugruppen benötigen. Es sind grundsätzlich verschiedene Ausführungsformen von Sicherungsvorrichtungen mit einem Windrad bekannt, wobei sich das Windrad entweder außen an der Zünderspitze befindet oder im Zünderinneren mit einer Luftanströmung über Kanäle. Außenliegende Windräder haben einen wesentlichen Einfluss auf die Aerodynamik des Zünders und sind zudem nicht vor Beschädigungen und Verschmutzung geschützt. Darüber hinaus ist die Integration eines RADAR-Annäherungssensors in der Zünderspitze konstruktiv nur schwer mit einem außenliegendem Windrad zu realisieren. Bei innenliegenden Windrädern besteht die Gefahr der Verschmutzung der Luftkanäle, sowie eine Anfälligkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Luftfeuchtigkeit, Vereisung o. ä., so dass die sichere Funktionsfähigkeit beeinträchtigt sein kann.
-
In der
DE 199 30 045 C2 wird ein Sicherungselement für Zünder einer Munition vorgeschlagen, die ohne oder nur mit sehr geringem Drall verschossen wird, wobei ein pyrotechnisches Verzögerungselement durch die heißen Gase beim Abbrand des Treibladungspulvers angezündet wird und nach dem Abbrand einen Sicherungsstift freigibt, der durch eine Feder aus dem Detonatorträger oder Träger einer Übertragungsladung gezogen wird und wobei dieser Träger dadurch Bewegungsfreiheit erhält und durch geeignete Mittel, z. B. eine Feder, in die entsicherte Position (Scharfstellung) gebracht werden kann. Nachteil eines derartigen Sicherungselementes ist, dass pyrotechnische Mittel Alterungsprozessen unterliegen, die die Funktionsfähigkeit einschränkt und vom pyrotechnischen Mittel selbst eine Gefährdung ausgeht.
-
Aus der
DE 10 2007 060 567 B4 ist eine Sicherungseinrichtung für einen Zünder eines Geschosses bekannt, die ein Zündmittel zum Übertragen von Zündenergie auf ein weiteres Zündmittel und eine Barriere zum Unterbrechen der Übertragung umfasst, die in einem Verriegelungszustand von einem Sicherungsmittel verriegelt ist, das zu einer Entriegelaktion aufgrund eines physikalischen Entsicherungsparameters vorgesehen ist und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Entsicherungsparameter ein Apogäumparameter ist, der durch das Durchfliegen des Geschosses durch das Apogäum einer Geschossflugbahn bewirkt ist und das Sicherungsmittel ein Riegelmittel umfasst, das durch Verändern seiner Lage im Zünder durch seine Trägheit bei einem Durchgang durch das Apogäum eine Entriegelaktion auslöst und in seiner Sicherungslage eine Entriegelaktion mechanisch blockiert. Ein derartiges System ist ähnlich einem Sicherungselement, welches den Drall eines Geschosses zur Entsicherung nutzt, jedoch ist diese Art von Sicherungselement ausschließlich für Geschosse der Artillerie verwendbar, welche eine ausreichend parabelförmige Flugbahn aufweisen.
-
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines Abtaststifts, der beim Schuss nach Rohrverlassen den Rohrausgang sensiert. Dieses Verfahren wird meist bei Schulterwaffen verwendet, bei denen entsprechende Munition bereits in der Fertigung in das Waffenrohr eingesetzt wird. Das Waffenrohr findet hier lediglich einmal Verwendung, da ein Nachladen aufgrund des Sicherheitsmechanismus der Munition nicht möglich ist. Die Verwendung des Abtaststifts bleibt auf wenige Munitionen bzw. Waffensysteme beschränkt.
-
Zu den oben genannten Nachteilen der einzelnen Sicherungsvorrichtungen haben alle bekannten Systeme gemeinsam, dass sie konstruktiv aufwändiger gestaltet sind als Sicherungselemente, die den Drall als Umweltkriterium zur Erstsicherung des Zünders/Zündsystems nutzen. Es sind keine Zünder mit Sicherungsvorrichtungen bekannt, die universell verwendet werden können, sowohl für Munitionen, die mit Drall und ohne Drall verschossen werden, und dabei kostengünstig hergestellt werden können und eine zuverlässige Funktion gewährleisten. Zudem ist bisher eine feste Zuordnung des Geschosszünders zum Waffensystem erforderlich, da die Funktion der Geschosszünder und ihrer Sicherungsvorrichtungen genau mit dem Waffensystem abgestimmt sein müssen.
-
Weiterhin sind Geschosszünder, insbesondere Geschosszeitzünder bekannt, bei denen die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses gemessen wird.
-
Aus der
EP 0 359 908 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung eines Geschosszeitzünders bekannt, wobei die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses gemessen und die Laufzeit durch den Messwert der Mündungsgeschwindigkeit korrigiert wird. Zur Ermittlung der Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses weist dieses einen Magnetfeldsensor und das Geschützrohr einen ersten und einen zweiten Magnetfeldgeber auf. Ein Empfangssensor ist über einen Verstärker mit einem Start-Stopp-Zähler verbunden, welcher Taktimpulse zu zählen beginnt, wenn das Geschoss an dem zweiten Magnetfeldgeber vorbeifliegt und welcher aufhört zu zählen, wenn das Geschoss an dem ersten Magnetfeldgeber vorbeifliegt. Nachteil dieser Systeme ist, dass bei Verwendung von Magnetfeldsensoren das Sensor-Ausgangssignal aufgrund der geringen Empfindlichkeit entsprechender Sensoren konstruktiv aufwändig nachverstärkt werden muss, bevor das Signal ausgewertet werden kann.
-
Aus der Offenlegungschrift
DE 10 2010 012 548 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Mündungsgeschwindigkeit eines Geschosses beim Austritt aus dem Abschussrohr einer Schulterwaffe bekannt. Damit das Abschussrohr nicht geschwächt wird, wird vorgeschlagen, dass an der Stirnseite des Abschussrohrs ein Geber zur Aussendung von Signalen angeordnet wird und im oder am Geschoss zwei im Abstand d voneinander angeordnete Sensoren zur Detektierung der vom Geber ausgesandten Signale angeordnet werden und diese Sensoren beim Vorbeifliegen am Geber einen Impuls detektieren und aus der zeitlichen Differenz der von den zwei Sensoren detektierten Impulse die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses bestimmt wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die beiden Sensoren zur Bestimmung der Geschwindigkeit in einem hinreichend großen Abstand zueinander an/in der Munition für eine Messung positioniert sein müssen und dass dies bereits bei einer Konstruktion einer Munition berücksichtigt werden muss, sodass diese Umsetzung auf wenige Munitionen beschränkt bleibt. Dieses Verfahren ist für die Verwendung in Zündern nicht anwendbar, da entsprechende Abstände der beiden Sensoren zueinander aufgrund des geringen Bauvolumens in einem Zünder nicht realisierbar sind.
-
Aus der
DE 39 35 648 A1 ist eine Zündeinrichtung für einen Gefechtskopf bekannt, bei der ein Zündsignal nur dann erzeugt wird, wenn zusätzlich zu einem Signal eines optoelektronischen Abstandsmessers ein Signal eines Magnetfeldsensors vorliegt.
-
Die
EP 0 950 871 B1 offenbart den Einsatz magnetoresistiver Sensoren in Zündern für drallende und nicht drallende Geschosse. Im Fall der drallenden Geschosse werden zwei Sensoren im Zünder vorgesehen, um die Drallrate zu bestimmen. Das Ausgangssignal der Sensoren ist dabei abhängig von der Ausrichtung im Erdmagnetfeld. Durch Bestimmung der Anzahl der Drehungen des Geschosses kann auf dessen Geschwindigkeit zurückgeschlossen werden. Im Fall von nicht drallenden Geschossen wird die Verwendung eines GMR-Detektors im Zünder vorgeschlagen, um den Austritt des Geschosses aus dem Waffenrohr zu detektieren und diese Detektion als Kriterium zur Entriegelung einer Verriegelungsrichtung eines Zünders heranzuziehen.
-
Weiterhin sind allgemein aus dem Bereich der Automationstechnik Sensoren zur Positionserfassung bekannt Besondere Dünnschichtsensoren sind hierbei magnetoresistive Sensoren. Unter Ausnutzung des magnetoresistiven Effektes sind beispielsweise digitale inkrementale Längenmessungen möglich. Hierbei werden magnetische Maßstäbe eingesetzt, die aus entlang einer Linie oder im Ring angeordneten, abwechselnd gegensätzlich polarisierten Magneten gleicher Pollänge bestehen, wobei ein magnetoresistiver Sensor, der sich entlang des magnetischen Maßstabes bewegt, seinen Widerstand harmonisch ändert und zwar mit einer Periodenlänge, die mit der Polteilung des magnetischen Maßstabs übereinstimmt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Zünder unter Anwendung bestehender Vorschriften sicherer zu machen und dabei eine universelle Verwendbarkeit des Zünders zu gewährleisten.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 3 und 6 gelöst.
-
Dabei sind ein Geschosszünder mit einer Sicherungsvorrichtung und ein Waffenrohr eines Waffensystems derart ausgebildet, dass sie zusammenwirken. Der Geschosszünder mit Sicherungsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Sicherungsvorrichtung mindestens einen magnetoresistiven Sensor, eine Auswerteeinheit und mindestens eine Verriegelungseinrichtung umfasst.
-
Das Waffenrohr weist mindestens zwei alternierend polarisierte Dauermagnete auf, welche axial im oder am Waffenrohr angeordnet sind.
-
Erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Waffensystem die Schussabgabe mit einem Geschoss, welches den erfindungsgemäßen Geschosszünder mit der Sicherungsvorrichtung enthält, detektiert beim Durchlaufen oder Verlassen des Waffenrohres der magnetoresistive Sensor die alternierend polarisierten Dauermagnete und erzeugt Sensorsignale, die von der Auswerteeinheit zum Erhalt eines Umweltkriteriums zur Entriegelung der Verriegelungseinrichtung verarbeitet werden.
-
Der magnetoresistive Sensor der Sicherungsvorrichtung ermöglicht eine berührungslose Detektion von Magnetfeldern und erzeugt dabei in Abhängigkeit der detektierten Magnetfelder eindeutige Sensorsignale. Dabei haben magnetoresistive Sensoren gegenüber äußeren Magnetfedern eine sehr hohe Empfindlichkeit und benötigen keine Verstärkerschaltung zur weiteren Signalverarbeitung. Das Sensorausgangssignal kann somit direkt in eine Auswerteeinheit überführt werden. Die Auswerteeinheit, die als ein Chip oder Mikrocontroller zu verstehen ist, kann demnach unmittelbar aus den Sensorsignalen einen Soll-/Ist-Abgleich oder eine sonstige Abfrage durchführen. Dabei kann die Auswerteeinheit durch Umprogrammieren sehr einfach sich ändernden Parametern angepasst werden. Das Passieren der Dauermagnete mit dem magnetoresistive Sensor führt somit zum Erhalt eines Umweltkriteriums, wodurch eine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung bewirkt wird. Dieses Umweltkriterium wird dabei unabhängig von der Konstruktion des Waffenrohres erhalten, da der magnetoresistive Sensor sowohl bei einem gezogenen Rohr in einer Drehbewegung, als auch bei einem glatten Rohr beim Durchlaufen oder Verlassen des Waffenrohres die Dauermagnete erfasst und Sensorsignale erzeugt. Zudem wird dieses Umweltkriterium tatsächlich nur bei der Schussabgabe erhalten, da die Auswerteeinheit die Signale über eine Abfrage vergleicht und nur bei Übereinstimmung mit den zu erwartenden Signalen und dementsprechend programmierten Vorgaben eine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung bewirkt. Die Entriegelung ist als der Entsicherungsvorgang oder als Teil des Entsicherungsvorganges des Geschosszünders zu verstehen. Unabhängig von dem erfindungsgemäßen Lösungsprinzip ist ein zweites unabhängiges Sicherungselement beliebig integrierbar. Vorteilhaft bei einem magnetoresistiven Sensor ist, dass dieser in Dünnschichttechnologie als Bauteil gefertigt wird und somit ohne hohen konstruktiven Aufwand in einem Geschosszünder eingebaut werden kann. Magnetoresistive Sensoren sind zudem kostengünstig in großen Stückzahlen handelsüblich verfügbar und sind schockfeste, langlebige Bauteile mit einer großen Temperaturbeständigkeit, wodurch sie sich für den Einsatz in einem Geschosszünder besonders eignen. Das Einbringen von alternierenden polarisierten Dauermagneten im oder am Waffenrohr ist während der Fertigung oder nachträglich mit wenig Aufwand und kostengünstig möglich, beispielsweise im Zwischenraum einer Mündungsbremse. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Geschosszünders mit Sicherungsvorrichtung im Zusammenwirken mit einem erfindungsgemäßen Waffenrohr liegt demnach eine kostengünstige Möglichkeit zur Erhöhung der Zündersicherheit vor, unabhängig vom Waffensystem, so dass es grundsätzlich möglich ist, einen Geschosszünder für beliebig viele Munitionsarten zu verwenden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach den Ansprüchen 2 und 5 ist eine Geschossgeschwindigkeit errechenbar. Die Auswerteeinheit der Sicherungsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass mit den Sensorsignalen die Geschossgeschwindigkeit errechenbar ist. Bei dem Waffenrohr des Waffensystems weisen hierzu die alternierend polarisierten Dauermagnete vorbestimmte Pollängen auf. Auf Grund der vorbestimmten Pollängen der alternierend polarisierten Dauermagnete errechnet die Auswerteeinheit die Geschossgeschwindigkeit. Dies erfolgt mit geringem rechnerischen Aufwand aus der Strecke der Pollängen der Dauermagnete im Verhältnis zur zeitlichen Differenz der entsprechend zugeordneten Sensorsignale. Dies hat den Vorteil, dass ebenfalls die Geschossgeschwindigkeit als ein Umweltkriterium genutzt werden kann. Zudem ist die Geschossgeschwindigkeit bei Zeitzündern zur Berechnung eines Luftsprengpunkts verwendbar.
-
Entsprechend der Erfindung weist das Waffenrohr eine waffensystemspezifische Kodierung auf, welche die Auswerteeinheit der Sicherungsvorrichtung identifiziert. Die Auswerteeinheit des Geschosszünders ist hierzu derart ausgebildet, dass mit den Sensorsignalen des magnetoresistiven Sensors eine Kodierung des Waffensystems identifizierbar ist. Die Kodierung ist durch die Anzahl und die vorbestimmten Pollängen der alternierend polarisierten Dauermagnete definiert. Passiert der Geschosszünder mit der Sicherungsvorrichtung und dem magnetoresistiven Sensor eine vordefinierte Anzahl Dauermagnete mit vorbestimmten Pollängen, so erkennt die Auswerteeinheit über einen Soll-/Ist-Abgleich oder eine sonstige Abfrage die Kodierung, ähnlich eines Binärcodes, und identifiziert somit das Waffensystem aus dem das Geschoss mit dem erfindungsgemäßen Geschosszünder verschossen wird. Durch die Anzahl und die vorbestimmten Pollängen ist eine einfache Kodierung generierbar, welche Informationen durch Sequenzen von diesen zwei verschiedenen Symbolen darstellt. Die Information ist beispielsweise das Waffensystem, aus dem der Geschosszünder verschossen wird. Diese Information kann dann beispielsweise für die festgelegte Vorrohrsicherheit oder Überflugsicherheit des Geschosses genutzt werden, so dass eine endgültige Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung erst nach einer entsprechenden zeitlichen Verzögerung erfolgt. Die zeitliche Verzögerung wiederum ist ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Lösungsprinzip über die errechnete Geschossgeschwindigkeit exakt bestimmbar. Ist eine mögliche Entsicherung des Geschosszünders lediglich nach vorangegangener Identifizierung des Waffensystems möglich, ist eine missbräuchliche Verwendung der Munition unterbunden und somit einer Proliferation entgegengewirkt. Weiterhin kann über die Kodierung eine länderspezifische Zuordnung oder eine bündnisspezifische Zuordnung erfolgen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben und näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 ein Geschoss mit einem Geschosszünder mit einer Sicherungsvorrichtung,
-
2 ein Waffenrohr eines Waffensystems, beim Zusammenwirken mit einem Geschoss mit einem Geschosszünder mit einer Sicherungsvorrichtung
-
3 Verfahren zur Sicherung eines Geschosszünders mit einer Sicherungsvorrichtung.
-
Die 1 zeigt ein Geschoss 10 mit einem Geschosszünder 11 mit einer Sicherungsvorrichtung. Die Sicherungsvorrichtung umfasst einen magnetoresistiven Sensor 12, eine Auswerteeinheit 13 und mindestens eine Verriegelungseinrichtung 14. Der Geschosszünder 11 mit der Sicherungsvorrichtung ist derart ausgebildet, dass er mit einem Waffenrohr 21 eines Waffensystems zusammenwirkt, wobei das Waffenrohr 21 mindestens zwei alternierend polarisierte Dauermagnete 22 aufweist, welche axial im oder am Waffenrohr 21 angeordnet sind. Dabei ist die Polarisierung der Dauermagnete mit Nord 22a und Süd 22b gekennzeichnet. Der magnetoresistive Sensor 12 ist derart ausgebildet, dass beim Durchlaufen oder Verlassen des Waffenrohres 21 die alternierend polarisierten Dauermagnete 22 detektiert werden und Sensorsignale erhalten werden, die Sensorsignale von der Auswerteeinheit 13 zum Erhalt eines Umweltkriteriums zur Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 14 verarbeitet werden.
-
Im Folgenden seien die einzelnen Bestandteile der Sicherungsvorrichtung, sowie das Funktionsprinzip des Geschosszünders 11 mit der Sicherungsvorrichtung näher beschrieben:
Der magnetoresistive Sensor 12 ist auf einem Sensorchip 15 angeordnet und weist auf dem Sensorchip 15 magnetoresistive Schichtstreifen 16 auf. Der magnetoresistive Sensor 12 kann sowohl ein AMR-Sensor (Anisotroper Magnetoresistive Effekt), ein TMR-Sensor (Tunnel Magnetoresistive Effect) oder ein GMR-Sensor (Giant Magnetoresistive Effect) sein.
-
Die Auswerteeinheit 13 ist als ein Chip oder Microcontroller mit einer Logikverknüpfung zu verstehen. Dabei sind der magnetoresistive Sensor 12 und die Auswerteeinheit 13 zusammen in einer elektronischen Schaltung 17 aufgebaut, so dass die Auswerteeinheit 13 das Sensorsignal des magnetoresistiven Sensors 12 empfangen kann. Die Verriegelungseinrichtung 14 ist je nach Zünderkonstruktion entweder als ein Sicherungselement bei einer unterbrochenen Zündkette oder als ein elektronisches Zündsystem bei einer geschlossenen Zündkette zu verstehen. Dabei ist ein Sicherungselement eine mechanische oder elektromechanische Funktionseinheit und ein elektronisches Zündsystem weist einen statischen oder dynamischen Schalter auf. Von einer Entriegelung ist bei einem Sicherungselement von der mechanischen oder elektromechanischen Betätigung der Funktionseinheit die Rede und bei einem elektronischen Zündsystem vom Schließen des Schalters. 1 zeigt als Verriegelungseinrichtung 14 ein Zündersystem mit einem Schalter.
-
Das erfindungsgemäße Funktionsprinzip ist wie folgt zu beschreiben. Die magnetoresistiven Schichtstreifen 16 sind auf einem Sensorchip 15 parallel geschaltet. Durch die magnetoresistiven Schichtstreifen 16 fließt entlang der Schichtstreifen 16 ein Strom mit einem bekannten elektrischen Widerstand. Dieser Widerstand ergibt sich durch das Magnetfeld der in den Schichtstreifen 16 angeordneten Dünnschichten. Trifft der magnetoresistive Sensor 12 auf ein außenliegendes Magnetfeld, so ändert sich der Widerstand. Diese Widerstandsänderung entspricht dem erzeugten Sensorsignal. Mit Änderung des außenliegenden Magnetfeldes ändert sich korrelierend der Widerstand der magnetoresistiven Schichtstreifen 16. Hierbei steht der magnetoresistive Sensor 12 bevorzugt senkrecht zur Ebene der Dauermagnete 22, wobei sich die magnetoresistiven Schichtstreifen 16 ebenfalls wie die Dauermagnete 22 axial zur Geschossachse bzw. Seelenachse 24 des Waffenrohres 21 erstrecken.
-
Beim Durchlaufen oder Verlassen eines Waffenrohres 21, das alternierend polarisierte Dauermagnete 22 aufweist, erzeugt der magnetoresistive Sensor 12 ein Signal, welches dem Wechsel der Magnetisierung entspricht. Diesem Sensorsignal ist sowohl die Pollänge 23, als auch die Anzahl der Dauermagnete 22 zu entnehmen. Die Dauermagnete 22 können unterschiedlicher Pollänge 23 sein und müssen lediglich eine alternierende Polarisierung aufweisen. Grundsätzlich genügt ein auf den magnetoresistiven Sensor 12 wirkendes Magnetfeld, um ein Sensorsignal zu erzeugen, jedoch wird erst mit mindestens zwei alternierend polarisierten Dauermagneten 22 die Eindeutigkeit des Sensorsignals gewährleistet. Das Sensorsignal bildet demnach stets die Anordnung der Dauermagnete 22 im Waffenrohr 21 ab.
-
Die Auswerteeinheit 13, welche diese waffenspezifische Anordnung im Microcontroller gespeichert hat, ist über einen Soll-/Ist-Abgleich in der Lage das detektierte Sensorsignal als ein Umweltkriterium zu bewerten und eine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 14 zu bewirken.
-
Die Auswerteeinheit 13 kann auf Grund der Sensorsignale bei vorbestimmten Pollängen 23 der alternierend polarisierten Dauermagnete 22 im Waffenrohr 21 die Geschossgeschwindigkeit errechnen, in dem die Strecke der Pollänge 23 über der Zeit aus dem Sensorsignal berechnet wird. Mit der Geschossgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Durchlaufens oder Verlassens des Waffenrohrs 21 ist somit näherungsweise eine Geschossanfangsgeschwindigkeit bestimmt, die im Geschosszünder zur Bestimmung eines Luftsprengpunktes verwendet wird.
-
Die Verwendung der Erfindung sei hier nicht abschließend für die Benutzung des Geschosszünders 11 gewürdigt, sondern kann gleichwohl in Zündern anderer Wirkmittel wie beispielsweise Raketen oder Torpedos verwendet werden.
-
Die 2 zeigt ein Waffenrohr 21 eines Waffensystems. Das Waffenrohr 21 weist zwei alternierend polarisierte Dauermagnete 22 auf, welche axial im oder am Waffenrohr angeordnet sind. Das Waffenrohr 21 ist derart ausgebildet, dass es mit einem Geschosszünder 11 mit einer Sicherungsvorrichtung zusammenwirkt, wobei die Sicherungsvorrichtung einen magnetoresistiven Sensor 12, eine Auswerteeinheit 13 und eine Verriegelungseinrichtung 14 aufweist. Die Dauermagnete 22 sind derart ausgebildet, dass sie von dem magnetoresistiven Sensor 12 in der Sicherungsvorrichtung des Geschosszünders 11 detektiert werden und Sensorsignale erhalten werden und die Sensorsignale von der Auswerteeinheit 13 zum Erhalt eines Umweltkriteriums zur Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 14 verarbeitet werden.
-
Unter axial angeordnet ist zu verstehen, dass die Dauermagnete 22 im oder am Waffenrohr 21 parallel zur Seelenachse 24 des Waffenrohres in definierten Abständen zueinander angeordnet sind. Die Dauermagnete 22 sind im Ausführungsbeispiel ringförmig axial im letzten Fünftel der Gesamtlänge des Waffenrohres 21 an der Rohrmündung 25 des Waffenrohres 21 angeordnet.
-
Das Zusammenwirken des Geschosszünders 11 mit dem Waffenrohr 21 funktioniert prinzipiell auch ohne Dauermagnete 22, wobei dann ein Übergang von einem ferromagnetischen Waffenrohr 21 zum Erdmagnetfeld bei Verlassen des Waffenrohres 21 oder die wiederholende Änderung von ferromagnetischem Material im Bereich der Mündungsbremse oder am Rauchabsauger vom magnetoresistiven Sensor erfasst wird.
-
Die 3 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Sicherung eines Geschosszünders 11 mit einer Sicherungsvorrichtung. Die Sicherungsvorrichtung umfasst einen magnetoresistiven Sensor 12, eine Auswerteeinheit 13 und eine mechanische und/oder elektrische Verriegelungseinrichtung 14. Der Geschosszünder 11 ist zum Zusammenwirken mit einem Waffenrohr 21 eines Waffensystems ausgebildet, wobei das Waffenrohr 21 mindestens zwei alternierend polarisierte Dauermagnete 22 aufweist, welche axial im oder am Waffenrohr 21 angeordnet sind.
-
Beim Durchlaufen oder Verlassen des Waffenrohres 21 passiert der magnetoresistive Sensor 12 die Dauermagnete 22 und erzeugt ein Sensorsignal, welches eindeutig der alternierenden Polarisation der Dauermagnete 22 entspricht. Die Sensorsignale werden von der Auswerteeinheit 13 erfasst. Diese führt einen Soll-/Ist-Abgleich durch und entscheidet, ob das Signal dem zu erwartenden Signal entspricht und somit als ein Umweltkriterium verwendet werden kann, oder ob mit dem Signal kein Umweltkriterium vorliegt. Liegt kein Umweltkriterium vor, so bleibt die Verriegelungseinrichtung 14 in Sicherstellung. Beim Erhalt eines Umweltkriteriums erfolgt die Entriegelung der Verriegelungseinrichtung 14 und somit eine Entsicherung dieses Sicherungselementes. Der Geschosszünder 11 ist endgültig scharf gestellt, wenn unabhängig von der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung 14 ein zweites Umweltkriterium ein weiteres Sicherungselement freigibt.
-
Die Auswerteeinheit 13 errechnet darüber hinaus aus den Sensorsignalen des magnetoresistiven Sensors 12 die Geschossgeschwindigkeit.
-
Die Auswerteeinheit 13 identifiziert das Waffensystem. Dies ist möglich, wenn das Waffenrohr 21 eine Kodierung aufweist, wobei die Kodierung durch die Anzahl der vorbestimmten Pollängen 23 der alternierend polarisierten Dauermagnete 22 definiert ist. Die Auswerteeinheit 13 hat hierzu die Kodierungen der für die Geschosszünder 11 verwendeten Waffensysteme in einer Datenbank gespeichert und gleicht lediglich das Sensorsignal mit der Datenbank ab und ordnet das verwendete Waffensystem vollautomatisch zu. Nach der Identifizierung des Waffensystems erfolgt eine Bestimmung der Vorrohr- bzw. Überflugsicherheit. Das bedeutet, dass die Verriegelungseinrichtung 14 einem Zeitfenster angepasst wird, in dem keine Entriegelung und somit Entsicherung erfolgt, sondern verzögert durchgeführt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Geschoss
- 11
- Geschosszünder
- 12
- Magnetoresistiver Sensor
- 13
- Auswerteeinheit
- 14
- Verriegelungseinrichtung
- 15
- Sensorchip
- 16
- Magnetoresistive Schichtstreifen
- 17
- Elektronische Schaltung
- 21
- Waffenrohr
- 22
- Dauermagnete
- 22a
- Dauermagnet Polarisierung Nord
- 22b
- Dauermagnet Polarisierung Süd
- 23
- Pollängen
- 24
- Seelenachse
- 25
- Rohrmündung
