DE1099913B - Zuendvorrichtung unter Verwendung eines piezoelektrischen Zuendgenerators, insbesondere fuer Geschosszuender - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung, vorzugsweise für Geschosse und andere Projektile, bei der piezoelektrische Materialien als Stromerzeuger verwendet werden.

Die elektrische Zündung in Geschossen und anderen Projektilen war von jeher schwierig. Das Bemühen, diese Schwierigkeiten zu 'beseitigen, führte zu zahlreichen Vorschlägen; dabei ist dem Zündgenerator stets erhöhte Aufmerksamkeit erwiesen worden. Die bekannten Konstruktionen sind meist verhältnismäßig kompliziert und zeigen große Anfälligkeit gegenüber Störungen ihrer mechanischen öder elektrischen Funktionen. Aufgabe der Erfindung ist es nun, diese Schwierigkeiten! zu beseitigen und eine Zündvorrichtung zu schaffen, die auch rauhesten Bedingungen gewachsen ist und die zugleich ein möglichst einfaches Gerät darstellt.

In der letzten Zeit wurden für verschiedene Zwecke Kurzzeitzünder entwickelt, die mit sehr geringen Zündenergien (ίθ~³ Wattsekunden und darunter) in einer Zeit von 10—⁵ see bis 1O^-6 die Initiierung eines Sprengstoffes oder anderen zündfähigen Gemisches bewirken. Will man diese Zünder in Geschossen oder anderen Projektilen mitführen, so ist die Auswahl eines geeigneten Stromerzeugers für eine genügend genaue und kurzzeitige Zündung ein Problem. Man kann hier zur Stromerzeugung die zur Erzeugung von Zündspannungen in der Hochfrequenzfunkenfotografie bekannten piezoelektrischen Keramiken, wie z. B. Bariumtitanat, verwenden. Die außergewöhnlichen dielektrischen Eigenschaften dieser piezoelektrischen Materialien und besonders der piezoelektrischen Keramiken, wie Bariumtitanat, Bleititanat u. a. m. sind bekannt. So zeigt eine Tablette aus einem, gesinterten und im Gleicbspannungsfeld ausgerichteten piezoelekirischen Material, beispielsweise! eine Tablette aus Bariumtitanat mit einer Dielektrizitätskonstante von 150O bis J 80O¹, bei einem: plötzlichen Druckstoß proportional zum Druckverlauf einen Spannungsanstieg von einigen Kilovolt. Schaltet man nun parallel zu den Metallbelägen der Tablette einen hochohmigen empfindlichen Zünder, so wird er hierdurch ohne weiteres ansprechen.

Nachteilig bei einer solchen einfachen Anordnung ist, daß sehr hochohmige und empfindliche Zünder verwendet werden müssen, denn niederohmige Zünder sprechen dabei nicht an. Die Handhabungssicherheit von hochohmigen Zündern ist jedoch sehr gering, man setzt sie deshalb ungern für die genannten Zwecke ein.

Eine Lösung der gestellten Aufgabe ergab sich durch das Einfügen von mindestens einem zusätzlichen Schaltelement zu der oben skizzierten einfachen Anordnung, indem eine Funkenstrecke, die erst bei Zündvorrichtung unter Verwendung

eines piezoelektrischen Zündgenerators,

insbesondere für Geschoßzünder

Anmelder:

Wasag-Chemie Aktiengesellschaft,
Essen, Rolandstr. 9

Dipl.-Ing. Rudolf Wallbaum,

Sythen bei Haltern (Westf.),

Wilhelm Mangel, Haltern (Westf.},

Hermann Frank, Dülmen (Westf.),

und Günther Kaminski, Waltrop (Westf.),

sind als Erfinder genannt worden

Erreichen einer bestimmten Spannung zündet, eine sogenannte Schaltfunkenstrecke, oder ein Impulstransformator, der die Spannung des Zündimpulses heruntertransformiert und ihn an den Widerstand der jeweils verwendeten Zünderart anpaßt oder beide genannten Schaltelemente eingeschaltet werden.

Erfindungsgemäß wird nun eine Zündvorrichtung unter Verwendung eines piezoelektrischen Zündgenerators vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Schaltfunkenstrecke, vorzugsweise mit Edelgasfüllung, und/öder ein Impulsgenerator verwendet werden.

Die Funktioni der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich gemäß Abb. 1 folgendermaßen:

In einer Haltevorrichtung ist eine vorbehandelte Tablette aus piezoelektrischem Material, beispielsweise aus Bariumtitanat, mechanisch vorgespannt, damit ein möglichst steiler Druckanstieg erreicht wird. Die vorgespannte Tablette 1 wird über eine Schaltfunkenstrecke 2 direkt an den vorzugsweise niederohmigen Zünder 3 gelegt. Durch die plötzliche Abbremsung eines Gewichtes 4 erhält die Tablette einen steilen Durchstoß in Pfeilrichtung. Die Spannung an den Metallbelägen der Tablette 1 läuft 'dadurch schnell hoch, durch die Schaltfunkenstrecke 2 wird die Entladung aber erst dann weitergegeben, wenn der Schwellenwert der Funkenstrecke (Zündspannung) erreicht ist. Dann wird der Zünder kurzzeitig und intensiv gezündet.

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Eine andere Schaltung zeigt beispielsweise Abb. 2. Hier erhält eine wie oben beschrieben mechanisch vorgespannte piezoelektrische Keramiktablette 1 einen steilen Druckstoß. Der hierdurch entstehende Spannungsimpuls hat einen kurzzeitigen Verlauf, der dem mechanischen Stoß proportional ist. Er gleicht sich über die diesem Frequenzgebiet angepaßte hochohmige Wicklung des Impulstransformators 5 aus. Dadurch wird in dessen Sekundärwicklung ein Impuls mit wesentlich herabgesetzter Spannung erzeugt, dessen Vorderflanke zwar ähnlich der des Primärimpulses ist, dessen zeitlicher und spannungsmäßiger Verlauf aber den Zündeigenschaften des niederohmigen Zünders 3 weitgehend angepaßt ist und ihn zu einer sicheren und kurzzeitigen Zündung führt.

In der Anordnung nach Abb. 3 wird durch Kombination der Schaltelemente nach Abb. 1 und Abb. 2 eine noch bessere Funktion der Zündung erreicht. Die durch den Druckstoß in der Tablette 1 erzeugte Ladung zündet nach ihrem Spannungsanstieg die Schalt-Funkenstrecke 2 und gleicht sich über die Primärseite des Impulstransformators 5 aus. Der umgeformte Impuls führt zur schnellen und intensiven Zündung des Zünders 3·.

In der erfindungsgemäßen Anordnung sind die angeführten Schaltelemente nur Beispiele und können durch ähnlich wirkende Schaltglieder ersetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen sind sehr einfach, wenig störanfällig und haben nur geringen Raumbedarf. Die einzelnen Elemente; lassen sich so robust und klein aufbauen, daß die Ausmaße des) gesamten Generators mit Zünder nur wenige Kubikzentimeter in Anspruch nehmen. So ist es beispielsweise möglich, das Volumen der Funkenstrecke bis auf etwa Erbs'enkorngröße zu reduzieren und dia Größe des Impulstransformators auf etwa 1 ecm, wobei noch Spannungen bis 3 kV und Leistungen bis zu lO'mWs sicher erzeugt und umgesetzt werden können. Die Funkenstrecke wird sinnvollerweise ^jals Niederdruck-Edelgas-Funken'strecke ausgebildet, am besten erscheint als Füllgas Argon. Es empfiehlt S¹ICh, den Impulstransformator in einem geschlossenen Ferrit-Kern (Topf oder Schalen-Kern aus nichtmetallischem, ferromagnetischem Kernwerkstoff) unterzubringen.

Zwei bedeutende Vorzüge von Zündvorrichtungen mit piezoelektrischem Zündgenerator liegen einmal in dem Umstand, daß der Zünder sich ohne mechanischen Schalter im Moment des Druckanstieges auslöst, sodann, daß die Zündspannung erst im Augenblick des Aufpralls des Flugkörpers erzeugt wird.

Es ist möglich, ohne wesentliche Umstände die erfindungsgemäße Vorrichtung während der gesamten Flugzeit auf Grund ihres Funktionsprinzips praktisch spannungsfrei zu halten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zündvorrichtung unter Verwendung eines piezoelektrischen Zündgenerators, insbesondere für Geschoßzünder, dadurch gekennzeichnet, daß

■ eine Schaltfunkenstrecke (2), vorzugsweise mit Edelgasfüllung, und/oder ein Impulstransformator ■ (5) in den Zündkreis eingeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem piezoelektrischen Material (1) eine mechanische Vorspannung zum Erzielen eines steilen Druckanstieges bei plötzlicher Druckbelastung gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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