DE102017001196B4

DE102017001196B4 - Zünder eines Flugkörpers und Verfahren zum Entsichern eines Zünders eines Flugkörpers

Info

Publication number: DE102017001196B4
Application number: DE102017001196.6A
Authority: DE
Inventors: Manuel Braitsch
Original assignee: Junghans Microtec GmbH
Current assignee: Junghans Microtec GmbH
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: DE102017001196A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Entsichern eines Zünders (2) eines Flugkörpers (4), bei dem ein Massekörper (20) nach Vorliegen eines Entsicherungskriteriums innerhalb eines Zündergehäuses (16) von einer Sicherstellung in eine Freigabestellung gegen die Kraft einer Feder (26) bewegt wird, die durch die Freigabebewegung gespannt wird.
Um einen einfachen und sicher lagerfähigen Zünder zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Feder (26) eine Sicherungseinheit (8) in Richtung ihrer Scharfstellung zieht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsichern eines Zünders eines Flugkörpers, bei dem ein Massekörper nach Vorliegen eines ersten Entsicherungskriteriums innerhalb eines Zündergehäuses von einer Sicherstellung in einer Freigabestellung gegen die Kraft einer Feder bewegt wird, die durch die Freigabebewegung gespannt wird.
Flugkörper zum Bekämpfen eines Fahrzeugs oder Gegenstands weisen einen Wirkteil auf, der zu einem vorgegebenen Zeitpunkt detoniert. Zum Zünden des Wirkteils umfassen solche Flugkörper einen Zünder, der nicht nur die Zündung des Wirkteils bewirkt, sondern vor allem dafür sorgen soll, dass eine unbeabsichtigte Detonation, beispielsweise bei einem Herunterfallen des Flugkörpers oder einem Unfall eines Transportfahrzeugs, verhindert wird.
Zur Sicherung gegen eine unbeabsichtigte Zündung weisen Zünder üblicherweise eine Sicherungseinheit auf, die von einer Sicherstellung in einer Scharfstellung bewegbar ist. Der Bewegungsmechanismus der Sicherungseinheit ist hierbei so ausgeführt, dass eine unbeabsichtigte Bewegung von der Sicherstellung in die Scharfstellung möglichst blockiert wird.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Sicherungseinrichtungen bekannt, bei welchen Federn zum Einsatz kommen: Die DE 11 2005 002 257 B4 beschreibt eine Sicherungs- und Entsicherungsvorrichtung für einen Zünder, bei welcher ein Trägheitsriegel gegen die Kraft einer Feder durch eine Beschleunigungskraft entsicherbar ist und hierdurch von einem Rotor weggedrückt wird und dem Rotor eine Drehung um die Rotorachse gestattet. Die US 3 547 035 A offenbart eine Sicherungseinrichtung für eine Bombe basierend auf einem ersten und einem zweiten Gewicht, wobei das erste Gewicht in Eingriff mit einem Zeitverzögerungsmechanismus ist und die beiden Gewichte mit einer Feder verbunden sind. Sobald die Flügel der Bombe ausgeklappt werden, wirkt der Luftwiderstand auf die Sicherungseinrichtung. Dabei wird das zweite Gewicht gegen den Widerstand einer Kompressionsfeder bewegt. Das mit dem Zeitverzögerungsmechanismus in Verbindung stehende erste Gewicht bewegt sich zeitverzögert in die gleiche Richtung. Sobald es seine Endposition erreicht hat, wird das Gewicht über einen Stift arretiert. Aus der US 2 625 881 A ist eine Sicherungseinrichtung für Kampfmittel bekannt. Bei Abschuss wird ein Gewicht gegen die Kraft einer Feder gedrückt. Bei anhaltender Beschleunigung wird ein Gewicht, in welchem das zuvor genannte Gewicht gelagert ist, gegen die Kraft einer anderen Feder gedrückt. Über Aussparungen in diesen Gewichten und eine Kugel kann dann das äußere Gewicht in seiner Position fixiert werden. Die FR 2 437 605 A2 zeigt eine Sicherungseinrichtung, bei welcher ein Rotor mit einer Zugfeder verbunden ist. Durch Zündung eines Zündmittels wird der Rotor freigegeben und erlaubt diesem eine Drehung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Entsichern eines Zünders eines Flugkörpers anzugeben, das eine gute Sicherung des Zünders gegen eine Fehlzündung bietet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Feder eine Sicherungseinheit in Richtung einer Scharfstellung der Sicherungseinheit zieht.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es vorteilhaft ist, die Energie für die Bewegung der Sicherungseinheit von ihrer Sicherstellung in ihre Scharfstellung bei einer Lagerung des Flugkörpers nicht bereits an der Sicherungseinheit anstehen zu lassen. Wird diese Energie erst während eines Entsicherungsschritts erzeugt, so fehlt der Sicherungseinheit diese Entsicherungsenergie zuvor, wodurch einer Fehlentsicherung der Sicherungseinheit entgegengewirkt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Feder kann der Sicherungseinheit die Energie zu ihrer Bewegung von ihrer Sicherstellung in ihre Scharfstellung mit dem Vorliegen des Entsicherungskriteriums zur Verfügung gestellt werden. Dadurch, dass die Feder erst mit dem Vorliegen und/oder nach dem Vorliegen des Entsicherungskriteriums gespannt wird, wird die potentielle Energie zur Bewegung der Sicherungseinheit erst dann erzeugt. Da diese Energie vor dem Vorliegen des Entsicherungskriteriums nicht oder nur geringer zur Verfügung steht, kann der Zünder hierdurch besonders sicher gelagert werden.
Der Flugkörper ist zweckmäßigerweise ein Flugkörper mit einem Raketenmotor und einem Detonationswirkteil zur Bekämpfung eines Fahrzeugs oder Gegenstands. Der Zünder kann ein Bodenzünder oder Kopfzünder sein, der in Flugrichtung hinter bzw. vor dem Wirkteil des Flugkörpers angeordnet ist. Er umfasst zweckmäßigerweise einen Detonator, der zur Zündung des Wirkteils des Flugkörpers vorgesehen ist. Der Detonator kann in der Sicherungseinheit angeordnet sein oder über einen Zündkanal der Sicherungseinheit mit einem Zündkopf des Wirkteils des Flugkörpers verbunden sein. In der Scharfstellung der Sicherungseinheit kann der Detonator über einen Zündkanal auf den Zündkopf des Wirkteils des Flugkörpers gerichtet sein. Ist die Sicherungseinheit jedoch in ihrer Sicherstellung, so führt eine Zündung des Detonators zur Ableitung der entstandenen Explosionsenergie derart, dass eine Zündung des Wirkteils unterbunden wird.
Das Entsichern des Zünders geschieht zweckmäßigerweise in einem Verfahren mit zumindest zwei Entsicherungsschritten. Jeder Entsicherungsschritt wird erst mit und/oder nach Vorliegen seines Entsicherungskriteriums durchgeführt, wobei das Vorliegen eines Entsicherungskriteriums als Trigger zur Durchführung des betreffenden Entsicherungsschritts verwendet werden kann. Ein Entsicherungskriterium - insbesondere das erste Entsicherungskriterium - kann die Startbeschleunigung des Flugkörpers sein. Die Startbeschleunigung kann durch einen Abschussschock bei einem Rohrverschuss oder durch die Beschleunigung durch ein Raketentriebwerk hervorgerufen sein. Liegt das Entsicherungskriterium vor, beispielsweise die Startbeschleunigung des Flugkörpers, so wird der Massekörper hierbei zweckmäßigerweise durch seine Trägheit von seiner Sicherstellung in seine Freigabestellung bewegt. Zweckmäßigerweise wird der Massekörper bei Erreichen seiner Freigabestellung dort arretiert, beispielsweise indem ein Arretierelement federgetrieben in eine Ausnehmung des Massekörpers einrastet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Feder eine Zugfeder. Auf parallel zueinander ausgerichtete Lager, wie sie beispielsweise bei einer Druckfeder nötig sind, kann verzichtet werden. Zudem ist eine Zugfeder in ihrer Wirkung relativ unabhängig von ihrer Ausrichtung, sodass eine Schrägverschiebung der Zugfeder während ihres Spannens oder Entspannens im Wesentlichen unschädlich für ihre Zugwirkung ist. Hierdurch kann die Feder sehr einfach und zuverlässig eingesetzt werden. Die Feder ist zweckmäßigerweise so mit dem Massekörper verbunden, dass sie durch dessen Freigabebewegung gespannt wird. Auf der anderen Seite ist sie zweckmäßigerweise so mit der Sicherungseinheit verbunden, dass sie in ihrem gespannten Zustand die Sicherungseinheit in Richtung ihrer Scharfstellung zieht und wenn diese freigegeben ist, in Richtung ihrer Scharfstellung bewegt. Ist die Sicherungseinheit, beispielsweise nach Vorliegen eines zweiten Entsicherungskriteriums entriegelt, so zieht die Feder die Sicherungseinheit in ihre Scharfstellung. Die Zugfeder ist mithin so angeordnet, dass sie in ihrem gespannten Zustand eine Zugkraft auf die Sicherungseinheit in Richtung ihrer Scharfstellung ausübt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Federzugkraft parallel zur Freigabebewegung des Massekörpers ausgerichtet. Hierdurch kann die Feder mit einem einfachen Mechanismus und reibungsarm gespannt werden, was eine zuverlässige Durchführung der Spannung der Feder begünstigt. Außerdem kann ein sehr großer Teil der durch die Bewegung des Massekörpers freigesetzten Energie in potentielle Federkraft umgewandelt werden.
Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Feder in der Sicherstellung des Massekörpers entspannt ist. Die Federwirkung der Feder auf die Sicherungseinheit entfällt im vollständig gesicherten Zustand des Zünders, wodurch dieser besonders sicher lagerbar ist. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Federwindungen der Feder im entspannten Zustand aneinander liegen. Eine weitere Stauchung der Feder wird durch die bereits aneinanderliegenden Windungen blockiert, so dass eine Bewegung der Sicherungseinheit in Richtung ihrer Scharfstellung hierdurch blockiert werden kann.
Vorteilhafterweise ist die Sicherungseinheit ein Rotor mit einer Rotorachse, um die der Rotor drehbar innerhalb eines Zündergehäuses gelagert ist. Die Bewegung der Sicherungseinheit von ihrer Sicherstellung in ihre Scharfstellung erfolgt insofern zweckmäßigerweise durch eine Rotation der Sicherungseinheit. Eine besonders gute Ausnutzung der durch die Bewegung des Massekörpers entstehenden potentiellen Federenergie kann erreicht werden, wenn die Rotorachse senkrecht zur Freigabebewegung des Massekörpers ausgerichtet ist. Die Feder kann in Richtung der Freigabebewegung des Massekörpers an der Sicherungseinheit angreifen und diese in Richtung ihrer Scharfstellung ziehen. Eine mit Energieverlusten behaftete Richtungsübersetzung von der Freigaberichtung des Massekörpers in die Entsicherungsrichtung der Sicherungseinheit kann vermieden werden.
Der Rotor ist zweckmäßigerweise zum Unterbrechen einer Zündkette ausgeführt, beispielsweise vom Detonator auf den Wirkteil des Flugkörpers. Die Unterbrechung geschieht durch die Ausrichtung des Rotors in seiner Sicherstellung, in der die Zündenergie von Detonator nicht oder nicht ausreichend auf den Wirkteil des Flugkörpers übertragbar ist.
Der Zünder ist besonders einfach herstellbar, wenn die Feder die Sicherungseinheit von ihrer Sicherstellung in ihre Scharfstellung bewegt. Vorteil hier ist, dass auch ein Entsichern stattfinden kann, wenn keine Beschleunigung mehr anliegt. Während eines aktionslosen Zustands des Flugkörpers bzw. des Zünders, beispielsweise bei einem Transport des Flugkörpers, ruht die Sicherungseinheit in ihrer Sicherstellung, aus der sie bei Vorliegen der beiden Entsicherungskriterien in ihre Scharfstellung gezogen wird. Eine vorhergehende Stellung oder eine Zwischenstellung der Sicherungseinheit sind nicht notwendig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Sicherungseinheit bei der Bewegung des Massekörpers arretiert. Die Feder kann die Sicherungseinheit zwar in Richtung ihrer Scharfstellung ziehen, die Bewegung der Sicherungseinheit in die Scharfstellung ist jedoch von einem Blockierelement blockiert. Erst nach Vorliegen eines zweiten Entsicherungskriteriums wird die Sicherungseinheit zweckmäßigerweise zum federgetriebenen Bringen in die Scharfstellung freigegeben.
Das zweite Entsicherungskriterium ist zweckmäßigerweise auf die Art des Flugkörpers abgestimmt. Bei einem drallbehafteten Flugkörper kann eine durch den Drall verursachte radiale Beschleunigung als zweites Entsicherungskriterium dienen. Bei einem raketengetriebenen Flugkörper ist als zweites Entsicherungskriterium eine negative Beschleunigung des Flugkörpers vorteilhaft. Das Vorliegen des Entsicherungskriteriums kann durch einen entsprechenden Sensor erkannt werden, der dann ein entsprechendes Freigabesignal ausgibt.
Besonders vorteilhaft ist eine Freigabeeinheit mit einem elektronischen Beschleunigungssensor. Dieser kann dazu dienen, bei einer Beschleunigung entgegen einer Startbeschleunigung des Flugkörpers ein Freigabesignal auszugeben. Das Freigabesignal kann ein elektrisches Signal sein, das auf eine pyrotechnische Einheit wirkt, die hierdurch aktiviert wird. Durch einen bei einer Explosion der pyrotechnischen Einheit entstehenden Druckstoß kann mechanische Kraft zum Freigeben der Sicherungseinheit bereitgestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Freigabesignal in einer anderen Weise zur Erzeugung der mechanischen Kraft zum Freigeben der Sicherungseinheit umzusetzen, beispielsweise durch einen Motor und/oder eine Magneteinheit.
Um eine große Energiemenge zum Spannen der Feder zur Verfügung zu haben, ist es vorteilhaft, wenn der Massekörper relativ groß bzw. mit relativ großer Masse ausgeführt ist. Einer stabilen Lagerung des Massekörpers ist es zuträglich, wenn dieser bei seiner Freigabebewegung entlang einer Schiene geführt wird.
Kippkräfte des Massekörpers bei seiner Freigabebewegung können gering gehalten werden, wenn der Massekörper zwei Massenelemente aufweist, die beispielsweise beidseitig symmetrisch einer Führungsschiene angeordnet sind. Weiter kann ein Kippmoment gering gehalten werden, wenn jedes Massenelement bei seiner Freigabebewegung eine eigene Feder spannt. Hierbei ist zweckmäßigerweise eine der Federn diejenige Feder, die die Sicherungseinheit in Richtung ihrer Scharfstellung zieht oder drückt. Die andere Feder kann eine Feder sein, deren Federenergie im Laufe des Entsicherungsverfahrens ungenutzt bleibt, beispielsweise eine Druckfeder.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Massekörper in seiner Sicherstellung die Entsicherung der Sicherungseinheit bei Vorliegen eines zweiten Entsicherungskriteriums blockiert. Das erste Entsicherungskriterium hat hierbei noch nicht vorgelegen, so dass sich der Massekörper noch in seiner Sicherstellung befindet. Wenn nun durch einen unerwünschten Zustand eine Fehlentsicherung des Zünders erfolgen würde, beispielsweise indem das zweite Entsicherungskriterium vorliegt und ein Entriegelungsvorgang der Sicherungseinheit begonnen wird - beispielsweise ausgelöst durch das Vorliegen des zweiten Entsicherungskriteriums selbst oder durch ein von dem Vorliegen des zweiten Entsicherungskriteriums ungewollten vorzeitigen Signals - ist es vorteilhaft, wenn die Sicherungseinheit weiter verriegelt bleibt, beispielsweise durch ein zusätzliches Blockierelement, oder der Entriegelungsvorgang gesperrt wird, sodass er nicht zu Ende geführt werden kann. Dies kann besonders einfach erreicht werden, wenn der Massekörper in seiner Sicherstellung eine Entriegelung der Sicherungseinheit blockiert.
Die Erfindung ist außerdem gerichtet auf einen Zünder für einen Flugkörper, der eine Sicherungseinheit zum Unterbrechen einer Zündkette und einen Massekörper zum Teilentsichern der Sicherungseinheit nach Vorliegen eines - beispielsweise translatorischen - ersten Entsicherungskriteriums aufweist.
Zum Erreichen eines sicheren Zünders wird vorgeschlagen, dass dieser erfindungsgemäß eine Feder aufweist, die so mit dem Massekörper verbunden ist, dass sie durch dessen Freigabebewegung gespannt wird, und so mit der Sicherungseinheit verbunden ist, dass sie in ihrem gespannten Zustand die Sicherungseinheit in Richtung einer Scharfstellung der Sicherungseinheit zieht. Entsicherungsenergie zum Entsichern der Sicherungseinheit kann durch die Freigabebewegung des Massekörpers bereitgestellt werden. Vor der Freigabebewegung, beispielsweise im gesicherten Zustand des Zünders, ist die Entsicherungsenergie nicht oder weniger vorhanden. Der Zünder kann hierdurch besonders sicher gelagert werden.
Vorteilhafterweise ist die Feder eine Zugfeder, die so angeordnet ist, dass sie in ihrem gespannten Zustand eine Zugkraft auf die Sicherungseinheit in Richtung ihrer Scharfstellung ausübt.
Von Vorteil ist es, wenn der Zünder ein Blockierelement zum Blockieren der Sicherungseinheit in ihrer Sicherstellung aufweist.
Geschickterweise ist die Sicherungseinheit ein Rotor mit einem Zündkanal, der in seiner Scharfstellung auf eine Gehäuseöffnung eines Gehäuses des Zünders gerichtet ist, die dazu vorgesehen ist, an einem Wirkteil des Flugkörpers zu liegen.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Zünder eine Freigabeeinheit mit einem elektronischen Beschleunigungssensor aufweist, die dazu vorbereitet ist, bei einer Beschleunigung des Flugkörpers entgegen einer Startbeschleunigung ein Freigabesignal auszugeben. Mit diesem Freigabesignal kann dann beispielsweise ein Aktuator, z. B. in Form einer pyrotechnischen Einheit, aktiviert werden, der das Blockierelement, welches die Sicherungseinheit in ihrer Sicherstellung blockiert bzw. hält, derart bewegt, dass es die Sicherungseinheit freigibt, sich also von seiner eigenen Sicherstellung in seine Freigabestellung bewegt.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die teilweise in einigen abhängigen Ansprüchen zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Die Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden, insbesondere bei Rückbezügen von Ansprüchen, so dass ein einzelnes Merkmal eines abhängigen Anspruchs mit einem einzelnen, mehreren oder allen Merkmalen eines anderen abhängigen Anspruchs kombinierbar ist. Außerdem sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination sowohl mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und funktionale Vorrichtungsmerkmale auch als entsprechende Verfahrensmerkmale.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
Es zeigen:

1 einen Zünder eines Flugkörpers mit einer Sicherungseinheit und einem Massekörper zur translatorischen Entsicherung der Sicherungseinheit,
2 den Zünder in einem teilentsicherten Zustand mit translatorisch nach unten bewegtem Massekörper,
3 einen Schnitt durch den Zünder entlang der Schnittlinie aus 2,
4 der geschnitten dargestellte Zünder mit weitergehend entsicherter Sicherungseinheit und
5 die Schnittdarstellung des Zünders mit nach einer teilweisen Fehlentsicherung blockierter Sicherungseinheit.

1 zeigt einen Zünder 2 in einem Flugkörper 4, der der Übersichtlichkeit halber nur mit einem Gehäusesegment beidseitig des Zünders 2 schematisch angedeutet ist. Der Zünder 2 ist ein Kopfzünder, der kopfseitig eines Wirkteils 6 des Flugkörpers 4 angeordnet ist, wobei auch der Wirkteil 6 in 1 nur schematisch angedeutet ist.
Der Zünder 2 umfasst eine Sicherungseinheit 8 mit einem Zündkanal 10, in dem eine Zündladung 12 angeordnet ist, wie in 2 schematisch dargestellt ist. Die Sicherungseinheit 8 ist als Rotor ausgeführt und drehbar innerhalb des Flugkörpers 4 beziehungsweise eines Zündergehäuses 16 gelagert, das seinerseits starr im Flugkörper 4 befestigt ist. Bei der in 1 dargestellten Sicherstellung der Sicherungseinheit 8 fluchtet der Zündkanal 10 nicht mit einer Öffnung 14 des Zündergehäuses 16, sodass eine Zündkette zum Zünden einer Wirkladung des Wirkteils 6 des Flugkörpers 4 unterbrochen ist. Bei einer Fehlzündung der Zündladung 12 im Zündkanal 10 würde deren Explosionsenergie gegen das Zündergehäuse 16 und/oder gegen einen Teil des Gehäuses des Flugkörpers 4 geleitet werden und könnte die Wirkladung des Wirkteils 6 nicht in ausreichender Stärke erreichen, um diese zu zünden. Die Sicherungseinheit 8 ist jedoch drehbar derart, dass der Zündkanal 10 mit der Öffnung 14 im Zündergehäuse 16 fluchtet und somit die Zündkette durchgehend aktivierbar ist. Die Zündkette gemäß 2 umfasst eine mit einem Zündgeber verbundene Zündladung 12, ein Zündelement der Wirkladung und die Wirkladung des Wirkteils 6 selbst. Vorliegend ist die elektronische Steuereinheit 18 mit dem Zündgeber signaltechnisch vorhanden.
Zur Freigabe der Sicherungseinheit 8 enthält der Zünder 2 zwei Blockierelemente, die nach unterschiedlichen Entsicherungskriterien entsichern, also von ihrer blockierenden Sicherstellung in ihre Freigabestellung bewegt werden. Hierbei blockiert das erste Blockierelement das zweite derart, dass das zweite Blockierelement nicht in seine Freigabestellung bewegbar ist, wenn das erste Blockierelement noch in seiner Sicherstellung ist. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das erste Blockierelement einen Massekörper 20 und das zweite Blockierelement 22 (siehe 3) einen Bolzen. Der besseren Stabilität halber ist der Massekörper 20 beidseitig einer Schiene 24 positioniert, die die Freigabebewegung des Massekörpers 20 führt. Der Massekörper 20 umgreift die Schiene 24 beidseitig, wie in den Figuren dargestellt ist. Der Massekörper 20 kann einstückig ausgebildet sein oder sich aus mehreren Elementen zusammensetzen.
Bei einem Start des Flugkörpers 4, beispielsweise durch einen Rohrverschuss und/oder angetrieben durch einen Raketenmotor, z.B. bei einem hängenden Start, d. h. beispielsweise bei einer Montage des Flugkörpers unter einer Tragfläche eines Flugzeugs, erfährt der Flugkörper 4 eine starke Startbeschleunigung. Der Pfeil 52 in 1 zeigt die Flugrichtung des Flugkörpers bei einem etwaigen Start an. Diese drückt den Massekörper 20 aus seiner Sicherstellung in seine Freigabestellung. Die Sicherstellung ist beispielhaft in 1 dargestellt und die Freigabestellung in 2. Die Freigabebewegung erfolgt durch die Trägheit der Masse des Massekörpers 20 gegen die Federkraft einer Feder 26, die durch die Freigabebewegung gespannt wird. Die Feder 26 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zugfeder, die entgegen ihrer Federwirkung in die Länge gezogen wird, wie aus den Abbildungen der FIGen 1 und 2 ersichtlich ist.
Die Feder 26 ist mit ihrem einen Ende am Massekörper 20 und mit ihrem anderen Ende am Rotor bzw. der Sicherungseinheit 8 fixiert. Vorteilhafterweise ist die Feder 26 in Form einer Zugfeder in der Sicherstellung des Massekörpers 20 leicht vorgespannt, um diesen in Sicherstellung halten zu können bzw. der bei Abschuss entstehenden translatorischen Bewegung von Beginn an entgegenwirken zu können. Weiterhin ist eine leichte Vorspannung vorteilhaft, um bei einer durch Umweltbelastung entstehenden Bewegung einem Lösen der Federenden aus ihren Fixierungspunkten entgegenwirken zu können.
Um ein Verkanten des Massekörpers 20 an der Schiene 24 zu vermeiden, ist eine zweite Feder 28 vorhanden, die durch die Bewegung des Massekörpers 20 gespannt wird. Diese Feder 28 kann eine Druckfeder sein, die entgegen ihrer Federkraft bei der Bewegung des Massekörpers 20 aus seiner Sicherstellung in seine Freigabestellung zusammengedrückt wird.
Wie in 1 zu sehen ist, ist die Feder 26 an ihrem einen Ende am Massekörper 20 befestigt und an ihrem anderen Ende an der Sicherungseinheit 8. Ist der Massekörper 20 in seiner Freigabestellung, so übt die Feder 26 hierdurch eine Zugkraft auf die Sicherungseinheit 8 aus, wie aus 2 zu sehen ist. Diese Zugkraft zieht die Sicherungseinheit 8 in Richtung ihrer Scharfstellung, in der der Zündkanal 10 mit der Öffnung 14 des Zündergehäuses 16 fluchtet. Die Bewegung der Sicherungseinheit 8 von ihrer Sicherstellung in ihre Scharfstellung wird jedoch durch das Blockierelement 22 blockiert, das in 3 dargestellt ist.
3 zeigt den Zünder 2 in einer geschnittenen, perspektivischen Darstellung, wobei die Schnittebene entlang der strichpunktierten Linie aus 2 verläuft. Zu sehen ist der Massekörper 20 an der Schiene 24, die Sicherungseinheit 8 und der untere beziehungsweise hintere Teil des Gehäuses 16 mit der Gehäuseöffnung 14. Der Massekörper 20 ist in seiner Freigabestellung gezeigt.
Die Sicherungseinheit 8 enthält einen Kanal 30, in den das Blockierelement 22 in seiner Sicherstellung hineinragt. Das Blockierelement 22 ist in einer Halteöffnung 34 eines gehäusefesten Bauteils 32 des Zünders 2 gelagert, sodass eine Bewegung der Sicherungseinheit 8, also eine Drehung des Rotors, durch das Eingreifen des Blockierelements 22 aus dem Bauteil 32 in den Kanal 30 blockiert wird.
Liegt ein zweites Entsicherungskriterium des Zünders 2 vor, so wird das Blockierelement 22 in seine Freigabestellung bewegt, die beispielhaft in 4 dargestellt ist. Das Blockierelement 22 hat hierfür die Halteöffnung 34 im gehäusefesten Bauteil 32 vollständig verlassen, sodass eine formschlüssige Verbindung zwischen Sicherungseinheit 8 und gehäusefestem Bauteil 32 aufgehoben ist. Die Sicherungseinheit 8 ist hierdurch bewegbar und kann in ihre Scharfstellung gedreht werden. Diese Drehung wird durch den Zug der gespannten Feder 26 vollzogen, die die Sicherungseinheit 8 in ihre Scharfstellung dreht. Die Bewegung der Sicherungseinheit 8 in ihre Scharfstellung wird daher von potentieller Energie bewirkt, die aus der Freigabebewegung des Massekörpers 20 entnommen und in der Feder 26 zwischengespeichert wurde.
Das zweite Entsicherungskriterium ist zweckmäßigerweise unabhängig von dem ersten Entsicherungskriterium und ist in diesem Ausführungsbeispiel eine negative Flugbeschleunigung des Flugkörpers 4, also ein Bremsen des Flugkörpers 4 während seines Flugs. Dieses Bremsen wird von einem Beschleunigungssensor einer elektronischen Freigabeeinheit 36 erkannt, der durch ein elektrisches Signal einen Aktuator 38 in Form einer pyrotechnischen Einheit aktiviert. Dieser zündet und drückt durch seinen Gasdruck das Blockierelement 22 von seiner Sicherstellung in seine Freigabestellung.
Um das Blockierelement 22 nach seinem Abschuss aufzufangen, umfasst der Kanal 30 eine abgeschrägte Schulter beziehungsweise eine Kanalverjüngung 40, die einen Anschlag für das Blockierelement 22 bildet. Das Blockierelement 22 steckt hierdurch festklemmend im Kanal 30 der Sicherungseinheit 8. Diese Klemmung wird verstärkt durch eine beispielsweise kegelförmige Verdickung 42 des Blockierelements 22, wobei die Verjüngung 40 und die Verdickung 42 vorteilhafterweise verschieden zueinander angewinkelt sind, wie aus den FIGen 3 und 4 zu sehen ist, um eine feste Klemmung zu unterstützen.
Zwischen dem Vorliegen des ersten Entsicherungskriteriums und des zweiten Entsicherungskriteriums vergeht in der Regel eine gewisse Zeitspanne, während der der Massekörper 20 in seiner Freigabestellung verharren sollte, um den zweiten Entriegelungsschritt zu ermöglichen. Hierfür ist ein Arretierelement 44 vorhanden, das federgetrieben in eine Ausnehmung 46 des Massekörpers 20 einrastet, sobald der Massekörper 20 seine Freigabestellung erreicht. Das Arretierelement 44 kann ein Bolzen an einer Druckfeder 48 sein, wobei das Arretierelement 44 am Massekörper 20 anliegen kann, wenn dieser sich in seiner Sicherstellung befindet. Bewegt sich der Massekörper 20 in seine Freigabestellung, so wird die Ausnehmung 46 in Flucht mit dem Arretierelement 44 gebracht, sodass dieses in die Ausnehmung 46 einschnappen kann: Ein Zurückbewegen des Massekörpers 20 aus seiner Freigabestellung heraus ist hierdurch arretiert.
Wie in 4 zu sehen ist, greift das Blockierelement 22 in seiner Freigabestellung mit seinem vorderen Ende in einen Ort, an dem sich der Massekörper 20 in seiner Sicherstellung befunden hat. Dies ist auch anhand der Darstellung aus 5 sichtbar. Der Massekörper 20 befindet sich in seiner Sicherstellung, in der die Feder 26 nicht oder nur mit einer Vorspannung belastet ist. Zu sehen ist, dass das Blockierelement 22 mit seinem vorderen Ende in eine Ausnehmung 50 des Massekörpers 20 eingreift. Eine Bewegung des Massekörpers 20 aus seiner Sicherstellung in seine Freigabestellung ist in diesem Zustand nicht möglich, da diese Bewegung durch das Blockierelement 22 in der Ausnehmung 50 blockiert wird.
Sollte durch eine Fehlschaltung oder einen sonstigen Fehler das Blockierelement 22 von seiner Sicherstellung in die Freigabestellung bewegt werden, ohne dass zuvor das erste Entsicherungskriterium vorlag, so wird das Blockierelement 22 auf seinem Weg in die Freigabestellung so geführt, dass es in die Ausnehmung 50 des Massekörpers 20 eingreift. Eine weitere Entsicherung ist nun nicht mehr möglich. In dieser Stellung steckt das Blockierelement 22 nicht nur im Kanal 30 der Sicherungseinheit 8, sondern auch mit seinem vorderen Ende in der Ausnehmung 50 des Massekörpers 20 und mit seinem hinteren Ende in der Halteöffnung 34 des gehäusefesten Bauteils 32. Auf diese Weise werden sowohl der Massekörper 20 als auch die Sicherungseinheit 8 gehäusefest mit dem gehäusefesten Bauteil 32 verbunden. Eine Entsicherungsbewegung beider Elemente 8, 20 ist blockiert.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Massekörper 20 in seiner Sicherstellung in der Verlängerung eines Entsicherungskanals angeordnet ist, der aus dem Kanal 30 und der Halteöffnung 34 gebildet ist. Insbesondere bilden die Halteöffnung 34, der Kanal 30 und die Ausnehmung 50 einen hintereinander liegenden, geradlinig durchgängigen Kanal. In diesem ist das Blockierelement 22 so angeordnet, dass es in seiner Sicherstellung die Sicherungseinheit 8 formschlüssig gehäusefest mit dem Bauteil 32 verbindet. Wird durch seine Bewegung in die Freigabestellung dieser Formschluss aufgelöst, so wird die Sicherungseinheit 8 freigegeben. In einer Zwischenstellung zwischen der Freigabestellung und der Sicherstellung werden die drei Einheiten, nämlich der Massekörper 20, die Sicherungseinheit 8 und das gehäusefeste Bauteil 32 formschlüssig miteinander gehäusefest gekoppelt, unter der Voraussetzung, dass der Massekörper 20 noch in seiner Sicherstellung verharrt. Ist der Massekörper 20 jedoch bereits in seiner Freigabestellung, greift der vordere Teil des Blockierelements 22 an die Position, in der sich der Massekörper 20 in seiner Sicherstellung befunden hat, insbesondere in der sich die Ausnehmung 50 in der Sicherstellung des Massekörpers 20 befunden hat.
Ist der Massekörper 20 also noch in seiner Sicherstellung, und das Blockierelement wird bei seiner Freigabebewegung aus der Halteöffnung 34 des gehäusefesten Elements in die Sicherungseinheit 8 hineinbewegt, so schlägt das Blockierelement 22 am Massekörper 20 auf. Es bleibt hierdurch teilweise in der Halteöffnung und blockiert hierdurch die Sicherungseinheit 8 weiterhin. Schlägt das Blockierelement 22 in der Ausnehmung 50 auf den Massekörper 20 auf, so wird hierdurch auch der Massekörper 20 selbst blockiert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde ein Kopfzünder beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße Konzept im Zusammenhang mit Bodenzündern zu verwenden. Dabei würde sich u. a. der Zünder nicht kopfseitig des Wirkteils des Flugkörpers befinden, sondern hinter dem Wirkteil - bezogen auf die Flugrichtung des Flugkörpers- und unter entsprechender Anpassung der Elemente der Zündkette. Auch kann der Zündkanal, unabhängig davon ob es sich um einen Kopf- oder Bodenzünder handelt, jegliche Arten von Zündmitteln, wie beispielweise elektrische Flammzündmittel oder auch Übertragungsladungen aufweisen, er kann jedoch auch frei von Zündmitteln sein, so dass die Sicherungseinheit in ihrer Sicherstellung lediglich als Unterbrecher einer Zündkette dient.
Bezugszeichenliste

2: Zünder
4: Flugkörper
6: Wirkteil
8: Sicherungseinheit
10: Zündkanal
12: Zündladung
14: Öffnung
16: Zündergehäuse
18: Steuereinheit
20: Massekörper
22: Blockierelement
24: Schiene
26: Feder
28: Feder
30: Kanal
32: Bauteil
34: Halteöffnung
36: Freigabeeinheit
38: Aktuator
40: Verjüngung
42: Verdickung
44: Arretierelement
46: Ausnehmung
48: Druckfeder
50: Ausnehmung
52: Flugrichtung

Claims

Verfahren zum Entsichern eines Zünders (2) eines Flugkörpers (4), bei dem ein Massekörper (20) nach Vorliegen eines Entsicherungskriteriums innerhalb eines Zündergehäuses (16) von einer Sicherstellung in eine Freigabestellung gegen die Kraft einer Feder (26) bewegt wird, die durch die Freigabebewegung gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) eine Sicherungseinheit (8) in Richtung einer Scharfstellung der Sicherungseinheit (8) zieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) eine Zugfeder ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzugkraft parallel zur Freigabebewegung des Massekörpers (20) ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) in der Sicherstellung des Massekörpers (20) entspannt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Sicherungseinheit (8) ein Rotor mit einer Rotorachse ist, die senkrecht zur Freigabebewegung des Massekörpers (20) ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) die Sicherungseinheit von ihrer Transport-Sicherstellung in ihre Scharfstellung bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (8) bei der Bewegung des Massekörpers (20) arretiert ist und nach Vorliegen eines zweiten Entsicherungskriteriums zum federgetriebenen Bringen in die Scharfstellung freigegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Entsicherungskriterium eine negative Beschleunigung des Flugkörpers (4) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (20) bei seiner Freigabebewegung entlang einer Schiene (24) geführt wird und beidseitig der Schiene (24) symmetrisch jeweils ein Masseelement aufweist und jedes Massenelement bei seiner Freigabebewegung eine eigene Feder (26, 28) spannt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (20) in seiner Sicherstellung die Entsicherung der Sicherungseinheit (8) bei Vorliegen eines zweiten Entsicherungskriteriums blockiert.
Zünder (2) für einen Flugkörper (4) mit einer Sicherungseinheit (8) zum Unterbrechen einer Zündkette und einem Massekörper (20) zum Teilentsichern der Sicherungseinheit (8) nach Vorliegen eines ersten Entsicherungskriteriums, gekennzeichnet, durch eine Feder (26), die so mit dem Massekörper (20) verbunden ist, dass sie durch dessen Freigabebewegung gespannt wird, und so mit der Sicherungseinheit (8) verbunden ist, dass sie in ihrem gespannten Zustand die Sicherungseinheit (8) in Richtung einer Scharfstellung der Sicherungseinheit (8) zieht.
Zünder (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (26) eine Zugfeder ist, die so angeordnet ist, dass sie in ihrem gespannten Zustand eine Zugkraft auf die Sicherungseinheit (8) in Richtung ihrer Scharfstellung ausübt.
Zünder (2) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet, durch ein Blockierelement (22) zum Blockieren der Sicherungseinheit (8) in ihrer Sicherstellung.
Zünder (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (8) ein Rotor mit einem Zündkanal (10) ist, der in seiner Scharfstellung auf eine Gehäuseöffnung (14) gerichtet ist, die dazu vorgesehen ist, an einem Wirkteil (6) des Flugkörpers (4) zu liegen.
Zünder (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet, durch eine Freigabeeinheit (36) mit einem elektronischen Beschleunigungssensor, die dazu vorbereitet ist, bei einer Beschleunigung entgegen einer Startbeschleunigung ein Freigabesignal auszugeben.