DE112005001081T5

DE112005001081T5 - Selbstzerstörende Vorrichtung für einen Submunitionszünder

Info

Publication number: DE112005001081T5
Application number: DE112005001081T
Authority: DE
Inventors: Bruno Gamby
Original assignee: Les Forges de Zeebrugge SA
Current assignee: Les Forges de Zeebrugge SA
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: BE1016094A3; DE112005001081B4; WO2005111533A1

Abstract

Selbstzerstörungsvorrichtung, die aufweist:
– einen Körper (7), der dazu bestimmt ist, zwischen einerseits einem Initialzünder von dem Typ, der einen Detonator aufweist, und andererseits einer Sprengladung eines Projektils montiert zu werden,
– ein pyrotechnisches Relais (18), das dazu bestimmt ist, die Detonation des Detonators (9) des Zünders auf die Sprengladung (2) des Projektils zu übertragen,
– eine elektrische Energiereserve (33),
– eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung (16), die zur Initialzündung des pyrotechnischen Relais bestimmt ist,
– einen Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung (42), der konfiguriert ist, um die elektrische Energiereserve nach einer vorbestimmten Verzögerung mit der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung zu verbinden, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu initialzünden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Initialzünder für die Sprengladung eines Projektils. Sie betrifft insbesondere die Zünder von Submunitionen, wie Miniaturbomben oder Granaten, die ausgehend von einem Träger wie einer Rakete oder Trägergranate über einem Ziel gestreut werden.
Eine Submunition weist allgemein einen zylindrischen Körper auf, der eine Sprengladung enthält, zum Beispiel eine Hohlladung. Der Körper kann an einem Ende von einer Hohlladungsabdeckung verschlossen werden, die dazu bestimmt ist, projiziert zu werden. Das andere Ende des Körpers trägt den Zünder, der die Initialzündung (oder das Abfeuern) der Hohlladung ermöglicht.
In dem meisten Fällen werden die Submunitionen auf einer oder mehreren Säulen im Inneren des Trägers gestapelt. Der Zünder einer Submunition nimmt den Platz ein, der von der Abdeckung der Hohlladung der benachbarten Submunition frei gelassen wird.
Ein Zünder weist zum Beispiel einen Detonator, auch Initialzünder genannt, einen Schlagbolzen, mindestens ein bewegliches Bauteil und Sicherheitsriegel auf. Der Detonator ermöglicht die Initialzündung der Sprengladung, wenn der Schlagbolzen auf ihn schlägt. Das Bauteil, das ein Gleitschieber oder eine Trommel sein kann, ist von einer gesicherten Stellung in eine entsicherte Stellung beweglich. In der gesicherten Stellung ist der Detonator nicht fluchtend mit dem Schlagbolzen und der Sprengladung angeordnet. In der entsicherten Stellung ist diese Fluchtung hergestellt.
Die Riegel, von denen es gemäß den Nato-Normen mindestens zwei geben muss, halten das bewegliche Bauteil in der gesicherten Stellung. Sie ermöglichen es so, die zufällige Initialzündung der Sprengladung während der Phasen des Ladens und der Handhabung vor ihrer Benutzung zu verhindern.
Nach einem normalen Abschuss werden die Riegel zurückgezogen, d.h. der Zünder entsichert. Der Zünder kann dann die Sprengladung initialzünden, wobei die Initialzündung im Allgemeinen zum Zeitpunkt des Aufpralls der Submunition auf dem Ziel oder dem Boden erfolgt.
Es ist bekannt, die Zünder mit einer Selbstzerstörungsvorrichtung der Submunition auszustatten, die konfiguriert ist, um die Submunition nach einer vorbestimmten Verzögerung zu neutralisieren oder zu zerstören. Diese Verzögerung ist länger als die Flugzeit der Submunitionen. Die Selbstzerstörungsvorrichtung ermöglicht es, die Verunreinigung des Geländes mit entsicherten (also gefährlichen) Submunitionen zu vermeiden, die nach einem normalen Abschuss nicht funktioniert haben und in der englischen Literatur "dud" (Blindgänger) genannt werden.
Bestimmte Selbstzerstörungsvorrichtungen verwenden mechanische Mittel, um eine Verzögerung zu erzeugen. Es können insbesondere die Patente US 3,998,164 und US 4,653,401 erwähnt werden. Diese Lösung ist aber bei der Reproduktion der Selbstzerstörungszeiten nicht zuverlässig genug. Außerdem ermöglicht es diese Lösung nicht, Verzögerungen einer ausreichenden Dauer für die ausgehend von Raketen gestreuten Submunitionen zu erhalten, wobei diese Submunitionen eine Flugzeit von mehr als 30 Sekunden haben.
Andere Selbstzerstörungsvorrichtungen verwenden pyrotechnische Verzögerungen (Verzögerungszündschnüre oder verzögernde Zusammensetzung), die es ermöglichen, Verzögerungen einer ausreichenden Dauer zu erhalten. Es können insbesondere die Patente FR 2 650 662 , FR 2 737 293 und FR 2 816 400 erwähnt werden, die Verzögerungszündschnüre beschreiben. Es können auch die Patente US 4,612,858 (siehe die dritte Ausführungsform), US 5,048,419 , US 6,311,622 und FR 2 701 109 erwähnt werden, die verzögernde Zusammensetzungen beschreiben. Die pyrotechnischen Verzögerungen sind aber gegenüber ihrer Umgebung (Feuchtigkeit, Temperatur) empfindlich, so dass sie es nicht ermöglichen, bei der Reproduktion der Selbstzerstörungszeiten eine ausreichende Zuverlässigkeit zu erhalten.
Eine andere Kategorie von Selbstzerstörungsvorrichtungen verwendet elektrische Verzögerungen. Es können insbesondere die Patente US 5,387,257 und US 6,145,439 erwähnt werden. Diese Selbstzerstörungsvorrichtungen ermöglichen es, eine ausreichend lange und zuverlässige Selbstzerstörungszeit zu erhalten.
Im Patent US 5,387,257 weist der Zünder einen Aufschlag-Detonator ("stab detonator") für den normalen Betriebsmodus und eine elektrische Selbstzerstörungsvorrichtung für den Betriebsmodus der Selbstzerstörung auf. Die Selbstzerstörungsvorrichtung enthält eine Lithiumbatterie, deren Energie nach einer Verzögerung von etwa 3 Minuten eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung startet. Diese Verzögerung wird von einer integrierten Schaltung hergestellt, die von einem Taktgeber mit 46,6 kHz getaktet wird. Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung initialzündet ihrerseits den Aufschlag-Detonator, der seinerseits die Sprengladung initialzündet, wenn der Aufschlag-Detonator in Flucht angeordnet ist.
Um vor dem Abschuss einen unbeabsichtigten Betrieb der Selbstzerstörungsvorrichtung zu vermeiden, ist die Batterie ursprünglich inaktiv und die elektro-pyrotechnische Vorrichtung mittels elektrischer Brückenbildung isoliert. Das Zurückziehen aerodynamischer Sicherungen kurz nach dem Abschuss des Projektils ermöglicht es, die Batterie zu aktivieren und die elektrischen Brückenbildungen zu entfernen.
Es ist der Nachteil einer solchen Selbstzerstörungsvorrichtung, dass sie nicht ohne wesentliche Veränderung an vorhandene Zünder angepasst werden kann. Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung muss nämlich in der Hauptkette in der Nähe des Aufschlag-Detonators angeordnet werden, um auf diesen einzuwirken.
Außerdem ist diese Vorrichtung platzraubend, was auf dem Gebiet der Submunitionen kritisch ist. Je mehr Platz nämlich der Zünder einnimmt, desto geringer ist die Zahl der Submunitionen, die in einem Projektil angeordnet werden können.
Außerdem gibt es keine physikalische Barriere, die es ermöglicht, die zufällige Initialzündung des Aufschlag-Detonators durch die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu verhindern.
Außerdem ist festzustellen, dass die Verwendung eines Taktgebers eine Gefahr darstellen kann, die die Sicherheit im Fall einer Drift dieses Taktgebers beeinträchtigt.
Im Patent US 6,145,439 arbeitet die Selbstzerstörungsvorrichtung in ähnlicher Weise. Eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung, genauer ein elektrischer Detonator, ermöglicht es, einen Aufschlag-Detonator, in dessen Nähe er angeordnet ist, nach einer elektronischen Verzögerung in der Größenordnung von 30 Sekunden zu initialzünden. Die elektronische Verzögerung wird von einer RC-Schaltung und nicht von einer integrierten Schaltung kalibriert. Abgesehen davon wird die Batterie auch kurz nach dem Abschuss aktiviert, und elektrische Brückenbildungen sind vorgesehen, um die Batterie und die elektro-pyrotechnische Vorrichtung vor dem Abschuss zu isolieren. Diese Vorrichtung hat also die gleichen Nachteile.
Die Erfindung hat zum Ziel, eine schwache Selbstzerstörungsvorrichtung zu erhalten, die ein hohes Sicherheitsniveau aufweist, leicht zu einem klassischen Zünder hinzufügen ist und verringerte Abmessungen hat.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung insbesondere eine Selbstzerstörungsvorrichtung zum Gegenstand, die aufweist:

– einen Körper, der dazu bestimmt ist, zwischen einerseits einem Initialzünder von dem Typ, der einen Detonator aufweist, und andererseits einer Sprengladung eines Projektils montiert zu werden,
– ein pyrotechnisches Relais, das dazu bestimmt ist, die Detonation des Detonators des Zünders auf die Sprengladung des Projektils zu übertragen,
– eine elektrische Energiereserve,
– eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung, die zur Initialzündung des pyrotechnischen Relais bestimmt ist,
– einen Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung, der konfiguriert ist, um die elektrische Energiereserve nach einer vorbestimmten Verzögerung mit der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung zu verbinden, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu initialzünden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung außerdem ein bewegliches Bauteil auf, in das die elektro-pyrotechnische Vorrichtung eingesetzt ist, wobei das Bauteil von einer ersten Stellung, in der die elektro-pyrotechnische Vorrichtung nicht mit dem pyrotechnischen Relais fluchtend angeordnet ist, in eine zweite Stellung beweglich ist, in der die Fluchtung hergestellt ist, wobei das bewegliche Bauteil durch mindestens einen Riegel in der ersten Stellung zurückgehalten wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung außerdem mindestens einen mechanischen Schalter auf, der vom beweglichen Bauteil betätigt wird und ausgelegt ist, um die elektronische Verzögerung des Schaltkreises auszulösen, wenn das bewegliche Bauteil in der zweiten Stellung ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung außerdem mindestens einen mechanischen Schalter auf, der vom beweglichen Bauteil betätigt wird und ausgelegt ist, um die elektrische Energiereserve zu isolieren, wenn das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung außerdem mindestens einen mechanischen Schalter auf, der vom beweglichen Bauteil betätigt wird und ausgelegt ist, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu isolieren, wenn das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird einer der Riegel, die das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung halten, zurückgezogen, wenn eine Flugumgebung erfasst wird, wobei die Flugumgebung vom Zug einer Fallschirmachse erfasst wird, der auch dazu dient, den Zünder zu entsichern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist einer der Riegel, die das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung halten, eine Wand, die nicht Bauteil der Selbstzerstörungsvorrichtung ist, wobei die Wand die Innenfläche eines Hohlraums ist, in dem die Selbstzerstörungsvorrichtung des Projektils vor dem Auswurf des Projektils angeordnet werden soll, wobei das bewegliche Bauteil so als Wandfühler dient.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung eine RC-Schaltung, einen Komparator mit zwei Eingängen und einem Ausgang und einen elektronischen Unterbrecher auf, wobei die RC-Schaltung ausgelegt ist, um einen der Eingänge des Komparators vorzuspannen, während der andere Eingang auf einem festen Pegel vorgespannt ist, wobei der Ausgang des Komparators den elektronischen Unterbrecher steuert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bildet der Körper eine mechanische Schnittstelle, die mit einem Zünder und einer Sprengladung kompatibel ist, die direkt zusammengebaut werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das pyrotechnische Relais bezüglich des Körpers der Selbstzerstörungsvorrichtung ortsfest derart montiert, dass es einerseits mit dem Detonator des Zünders, wenn der Zünder in einer entsicherten Stellung ist, und andererseits mit der Sprengladung des Projektils fluchtend ausgerichtet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung hervor, die veranschaulichend und nicht einschränkend zu verstehen ist und sich auf die beiliegenden Figuren bezieht. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Submunition, die mit einer erfindungsgemäßen Selbstzerstörungsvorrichtung ausgestattet ist,
2 ein Funktionsschaltbild eines Zünders und einer Selbstzerstörungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
die 3 bis 6 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Detonator des Zünders und die elektro-pyrotechnische Vorrichtung in Gleitschieber montiert sind,
7 ein mechanisches Bauteil, das es ermöglicht, den dem Zug eines Fallschirms entsprechenden Stimulus auf die zwei in den 3 bis 6 gezeigten Gleitschieber zu übertragen,
8 ein Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises mit elektronischer Verzögerung,
9 ein Ausführungsbeispiel einer Selbstzerstörungsvorrichtung, deren Schieber in einer nicht-fluchtenden Stellung ist,
10 die Selbstzerstörungsvorrichtung gemäß der Schnittebene C-C in 9,
11 die in 9 gezeigte Selbstzerstörungsvorrichtung in einer fluchtenden Stellung,
12 die Selbstzerstörungsvorrichtung in der fluchtenden Stellung gemäß der Schnittebene C-C,
die 13 und 14 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Verbindung der Energiereserve mit der Selbstzerstörungsvorrichtung.
Nun wird auf 1 Bezug genommen, die ein auf eine Submunition angewendetes Ausführungsbeispiel zeigt. Eine Selbstzerstörungsvorrichtung 6 gemäß der Erfindung ist zwischen einen Zünder 4 und eine Sprengladung eingefügt. Die Sprengladung, vom Typ Hohlladung, enthält einen Sprengstoff 2. Die Ladung hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und wird auf einer Seite von einer Abdeckung 3 verschlossen. Die dargestellte Submunition weist außerdem einen Fallschirm 8 auf, der am Zünder 4 befestigt und dazu bestimmt ist, beim Auswurf der Submunition aus dem Träger entfaltet zu werden. Es können mehrere Submunitionen dieser Art auf einer Säule gestapelt sein und die Ladung des Trägers bilden, der zum Beispiel eine Rakete sein kann: Nun wird auf 2 Bezug genommen, in der in Form eines Funktionsschaltbilds ein Beispiel der Betriebsschritte eines Zünders einerseits und ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Selbstzerstörungsvorrichtung andererseits dargestellt ist, die mit diesem Zünder zusammenwirkt.
Nun werden die Betriebsschritte des Zünders 4 beschrieben, die in einem Rahmen mit dem Bezugszeichen 4' zusammengefasst sind. Der Zünder wird nur entsichert, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind, wobei diese Bedingungen von unabhängigen Umgebungsstimuli abhängen. In diesem Beispiel ist der erste Stimulus der Auswurf der Submunition 19, der zweite ist der Zug des Fallschirms 20 (Erfassung einer Flugumgebung).
Der nicht dargestellte Zünder weist zum Beispiel einen Schieber auf, der von einer Stellung, in der der Zünder nicht entsichert ist, in eine Stellung gleitet, in der der Zünder entsichert ist. Der Schieber trägt den Detonator des Zünders, der in der nicht entsicherten Stellung nicht mit dem Rest der pyrotechnischen Kette (Schlagbolzen und pyrotechnische Ladung) fluchtet.
Der Auswurf 19 kann einen Riegel zurückschieben, der einen Gleitschieber zurückhält. Der Riegel kann zum Beispiel eine Wand 14 (siehe 1) sein, die nicht Bauteil des Zünders ist, wobei die Wand die Innenfläche eines Hohlraums ist, in dem der Zünder des Projektils vor dem Auswurf angeordnet werden soll, wobei der Gleitschieber so als Wandfühler dient.
Der Zug des Fallschirms 20 kann einen anderen Riegel zurückschieben, der den Gleitschieber zurückhält. Der Schieber wird so in der nicht entsicherten Stellung gehalten, so lange einer der Riegel blockiert bleibt.
Wenn die beiden Bedingungen erfüllt sind, verschiebt sich der Schieber, indem er in seine entsicherte Stellung gleitet, wobei diese Verschiebung durch einen Verzögerungsmechanismus von der Art Zeitschalter verlangsamt wird. So wird eine Entsicherungsverzögerungsfunktion 24 hergestellt. Die Entsicherungsverzögerung ist so konfiguriert, dass die Entsicherung der Submunitionen vermieden wird, wenn diese zu nahe beieinander sind, d.h. kurz nach dem Auswurf. Ohne diese Verzögerung würden die Stöße zwischen den benachbarten und entsicherten Submunitionen ihre Zerstörung bewirken, ehe sie ihr Ziel erreichen.
Wenn die Entsicherungsverzögerung abgelaufen ist, ist der Schieber in der entsicherten Stellung, und die fluchtende Anordnung 25 des Detonators ist hergestellt. Der Zünder kann beim Aufprall funktionieren. Er weist dann ein Bauteil vom Typ Schlagmasse auf, das den Detonator beim Aufprall initialzündet, wenn dieser fluchtend angeordnet ist.
Nun werden die Betriebsschritte der Selbstzerstörungsvorrichtung 6 beschrieben, die in einem Rahmen mit dem Bezugszeichen 6' zusammengefasst sind.
Die Selbstzerstörungsvorrichtung weist einen Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung auf, der es ermöglicht, beim Auswurf der Submunition (oder kurz danach) eine Verzögerung 28 zu erzeugen. Die Dauer der elektronischen Verzögerung entspricht der Flugzeit der Submunition. Da die Verzögerung elektronisch ist, erhält man eine sehr viel zuverlässigere Verzögerung, die einfach in der Anwendung und weniger kompliziert ist als die pyrotechnischen Verzögerungen. Außerdem kann die elektronische Verzögerung bei extremen Temperaturen leichter beherrscht werden.
Die Selbstzerstörungsvorrichtung weist eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung (DEP) auf, die in der englischen Literatur auch unter der Bezeichnung "elektro-explosive device" (EED) bekannt ist.
Am Ende der elektronischen Verzögerung verbindet der Schalter eine elektrische Energiereserve mit der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu initialzünden 29. Sie kann dann ihrerseits ein pyrotechnisches Relais initialzünden 30. Die elektrische Energiereserve und die elektro-pyrotechnische Vorrichtung sind integrierender Bestandteil der Selbstzerstörungsvorrichtung.
Das pyrotechnische Relais ermöglicht es außerdem, die Detonation des Detonators des Zünders auf die Sprengladung der Submunition zu übertragen. In anderen Worten kann diese entweder durch den Detonator des Zünders oder durch die elektro-pyrotechnische Vorrichtung der Selbstzerstörungsvorrichtung initialgezündet werden. Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung initialzündet 31 ihrerseits die Sprengladung der Submunition.
So wird die Sprengladung entweder bei einem normalen Betrieb durch den Zünder oder durch die Selbstzerstörungsvorrichtung initialgezündet, wenn der Zünder nicht funktioniert hat, obwohl die Submunition ausgeworfen wurde.
Um die Sicherheit zu verbessern, ist die elektro-pyrotechnische Vorrichtung in ein bewegliches Bauteil der Selbstzerstörungsvorrichtung montiert, wobei das Bauteil von einer ersten Stellung, in der die elektro-pyrotechnische Vorrichtung nicht mit dem pyrotechnischen Relais fluchtet, in eine zweite Stellung beweglich ist, in der die Fluchtung 27 hergestellt wird, wobei das bewegliche Bauteil durch mindestens einen Riegel in der ersten Stellung gehalten wird.
Vorteilhafterweise gibt es zwei Riegel, und sie sprechen auf verschiedene Stimuli 22 und 23 an. Die Stimuli 22 und 23 können die gleichen sein, die die Entsicherung des Zünders bewirken. Die Sicherheit ist aber mechanisch unabhängig vom Zünder, da das bewegliche Bauteil integrierender Bestandteil der Selbstzerstörungsvorrichtung und nicht des Zünders ist.
Nun wird ein besonderes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem das bewegliche Bauteil der Selbstzerstörungsvorrichtung ein Gleitschieber ist. Es wird auf die 3 und 4 Bezug genommen, die die beweglichen Schieber des Zünders und der Selbstzerstörungsvorrichtung in einer nicht-fluchtenden Stellung (Zünder nicht entsichert) zeigen. 4 ist eine Schnittansicht gemäß der Ebene A-A in 3.
Das pyrotechnische Relais 18 kann eine hauptsächlich zylindrische Form mit einer drehsymmetrischen Achse haben. Es kann ausgelegt sein, um gemäß dieser Achse vom Detonator 9 des Zünders initialgezündet zu werden und um lotrecht zu dieser Achse von der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung 16 initialgezündet zu werden.
Der Detonator 9 des Zünders ist in einen ersten Gleitschieber 10 montiert. Dieser Schieber kann sich unter der Wirkung der Kraft einer vorgespannten Feder 11 in die entsicherte Stellung verschieben.
Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 ist in einen zweiten Gleitschieber 15 montiert. Dieser Schieber kann sich unter der Wirkung einer vorgespannten Feder 17 in die Stellung bewegen, in der die elektro-pyrotechnische Vorrichtung und das pyrotechnische Relais zueinander fluchten.
Vorzugsweise ist das pyrotechnische Relais ein verstärkendes Relais, d.h., das es ermöglicht, die pyrotechnische Wirkung des Detonators 9 und/oder der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung 16 zu verstärken.
Es wird auf die 5 und 6 Bezug genommen, die die beweglichen Schieber in einer fluchtenden Stellung zeigen. 6 ist eine Schnittansicht gemäß der Ebene B-B in 5.
Der Schieber 10 ist in einer fluchtenden Stellung, d.h. dass der Zünder entsichert ist. In dieser Stellung fluchtet der Detonator 9 mit dem pyrotechnischen Relais 18. Der Detonator 9 kann eine im Wesentlichen zylindrische Form haben. Die Achsen des Detonators 9 und des pyrotechnischen Relais 18 fallen in dieser Stellung des Schiebers 10 im Wesentlichen zusammen.
Der Schieber 15 ist auch in einer fluchtenden Stellung. In anderen Worten heißt dies, dass die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 mit dem pyrotechnischen Relais 18 fluchtet. Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 kann eine im Wesentlichen zylindrische Form haben. In dieser Stellung des Schiebers 15 ist dann die Achse der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung 16 im Wesentlichen lotrecht zur Achse des pyrotechnischen Relais 18.
Natürlich sind die Schieber 10 und 15 mechanisch unabhängig. Der Schieber 10 kann fluchtend ausgerichtet sein, während der Schieber 15 es nicht ist und umgekehrt. Die beiden Schieber befinden sich aber normalerweise in der gleichen Stellung (fluchtend oder nicht), da die die fluchtende Ausrichtung jedes Schiebers bewirkenden Umgebungsstimuli die gleichen sind.
Bei einer Fehlfunktion kann ein Schieber des Zünders oder der Selbstzerstörungsvorrichtung in der nicht-fluchtenden Stellung blockiert bleiben, obwohl die ihn in der nicht-fluchtenden Stellung haltenden Riegel zurückgeschoben wurden.
Wenn man annimmt, dass es sich um den einzig möglichen Ausfall des Zünders oder der Selbstzerstörungsvorrichtung handelt, sind die Fälle, in denen nur einer der beiden Schieber blockiert bleibt, nicht gefährlich. Wenn nämlich der Schieber 10 blockiert bleibt, aber nicht der Schieber 15, kann die Selbstzerstörungsvorrichtung funktionieren. Im gegenteiligen Fall ist es der Zünder, der funktionieren kann. In beiden Fällen gibt es am Boden keine entsicherte Submunition, die nicht funktioniert hat (dud).
Unter dieser Hypothese, und indem die Wahrscheinlichkeit des einwandfreien Betriebs des Schiebers des Zünders mit R1 und diejenige des Schiebers der Selbstzerstörungsvorrichtung mit R2 bezeichnet wird, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine noch nicht detonierte Submunition am Boden befindet, gleich: P2 = (1 – R1) (1 – R2)
Wenn die Submunition nicht mit der Selbstzerstörungsvorrichtung ausgestattet ist, ist die Wahrscheinlichkeit einer nicht detonierten Submunition am Boden gleich: P1 = (1 – R1)
Man kann die beiden Wahrscheinlichkeiten vergleichen: P2 = P1 (1 – R2) < P1
Die erfindungsgemäße Selbstzerstörungsvorrichtung ermöglicht es also, die Wahrscheinlichkeit einer nicht detonierten Submunition am Boden zu verringern. Man kommt zur gleichen Schlussfolgerung, wenn man alle anderen Ausfallgründe in Betracht zieht.
Nun wird auf 7 Bezug genommen, in der die Zugachse 12a des Fallschirms dargestellt ist. Diese Zugachse durchquert den Körper 5 des Zünders, um mechanisch mit dem Schieber 10 des Zünders zu interagieren. Genauer gesagt, verlängert sich die Achse 12a durch einen Zapfen 12b, der sich in einen Sitz des Schiebers 10 des Zünders einfügt. Der Zapfen 12b bildet so den Riegel des Zünders, der zurückgezogen wird, wenn die Flugumgebung erfasst wird.
Um einen Riegel hinzufügen, der die gleiche Funktion erfüllt, aber auf den Schieber der Selbstzerstörungsvorrichtung 15 einwirkt, kann man eine Nebenachse 13 hinzufügen, die fest mit der Achse 12a verbunden ist, wobei die Nebenachse nicht mit der Achse 12a fluchtet. Die Nebenachse 13 fügt sich in gleicher Weise in einen Sitz des Schiebers 15 der Selbstzerstörungsvorrichtung ein. Die Nebenachse 13 bildet den Riegel der Selbstzerstörungsvorrichtung, der zurückgeschoben wird, wenn die Flugumgebung erfasst wird.
In der Selbstzerstörungsvorrichtung wird die Flugumgebung so durch den Zug einer Fallschirmachse erfasst, der auch dazu dient, den Zünder zu entsichern.
Man erhält so eine einfach ausgehend von vorhandenem Material herzustellende Vorrichtung geringer Abmessung.
Nun wird auf 8 Bezug genommen, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Schaltkreises mit elektronischer Verzögerung 42 dargestellt ist.
Der Schaltkreis 42 weist zum Beispiel einen Komparator 43 auf, der es ermöglicht, den Signalpegel an seinen zwei Eingängen A und B zu vergleichen. Einer der Eingänge, zum Beispiel der Eingang A, empfängt einen Spannungspegel proportional zu demjenigen, der von der elektrischen Energiereserve 33 geliefert wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Eingang A mittels zweier Widerstände R2 und R3 auf eine Spannung vorgespannt, die gleich dem Bruchteil R3/(R2 + R3) der Spannung an den Klemmen der Energiereserve 33 ist.
Der andere Eingang B des Komparators 43 empfängt einen zeitlich variablen Spannungspegel. Dieser Spannungspegel steigt mit einer Zeitkonstanten entsprechend derjenigen einer RC-Schaltung mit dem Bezugszeichen 44. Die RC-Schaltung weist in diesem Beispiel einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 auf.
Der Komparator 43 sperrt einen Transistor 45, so lange die Spannung in A höher bleibt als die Spannung in B. Der Transistor dient als vom Komparator elektrisch gesteuerter Unterbrecher.
Wenn der Spannungspegel in B den in A angelegten erreicht, spannt der Komparator 43 den Transistor 45 vor. Wenn er vorgespannt ist, wird der Transistor 45 leitend, d.h. entspricht einem geschlossenen Unterbrecher. Im leitenden Zustand ermöglicht es der Transistor der Energiereserve, die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 zu initialzünden.
Die Dauer der elektronischen Verzögerung kann von den Werten der Widerstände R1, R2, R3 und des Kondensators C1 geregelt werden. Die Verzögerung ist unabhängig von der Spannung an den Klemmen der Energiereserve 33. Dies erlaubt es, eine billige Energiereserve zu verwenden, wie zum Beispiel eine Lithiumbatterie.
Die Verwendung eines Transistors 45 ermöglicht es, eine saubere Freigabe zu erhalten, d.h. eine elektronische Verzögerung zuverlässiger Dauer.
Es ist natürlich möglich, gleichwertige Schaltungen zu konzipieren, die eine RC-Schaltung, einen Komparator mit zwei Eingängen und einem Ausgang und einen elektronischen Unterbrecher enthalten, wobei die RC-Schaltung ausgelegt ist, um einen der Eingänge des Komparators vorzuspannen, während der andere Eingang auf einem festen Pegel vorgespannt ist, wobei der Ausgang des Komparators den elektronischen Unterbrecher steuert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 vom Rest der Schaltung durch mechanische Schalter SW3 und SW4 isoliert, wenn der Schieber in der nicht-fluchtenden Position ist. Genauer gesagt, werden die mechanischen Schalter vom Gleitschieber 15 betätigt, um vom offenen Zustand, wenn der Schieber in der nicht-fluchtenden Stellung ist, in die geschlossene Stellung überzugehen, wenn der Schieber in der fluchtenden Stellung ist. Die Schalter, in diesem Beispiel vom Typ Unterbrecher, gewährleisten so die Isolierung der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung vom Rest der elektronischen Schaltung während der ganzen Lebensphase der Submunition bis zum Zeitpunkt des Zugs des Fallschirms.
Es können weitere Schalter SW1 und SW2 vorgesehen werden, um die Energiereserve 33 vom Rest der Schaltung zu isolieren, wenn der Schieber 15 in der nicht- fluchtenden Stellung ist. Diese Schalter vom Typ Unterbrecher werden auch in gleicher Weise vom Schieber 15 betätigt. Sie ermöglichen es der Energiereserve (Lithiumbatterie), während der ganze Lebensphase der Submunition bis zu dem Zeitpunkt des Zugs des Fallschirms keinen Strom zu liefern und so ihre Integrität aufrechtzuerhalten.
Die Schalter SW1 und SW2 haben auch die Funktion, die elektronische Verzögerung auszulösen. Diese Auslösung findet statt, wenn der Schieber 15 in der fluchtenden Stellung ist.
Da alle Schalter 36 (d.h. SW1 bis SW4) vom Schieber 15 betätigt werden, ist ihr Zustand unabhängig von demjenigen des Zünders. Der Schieber 15 ist nämlich mechanisch unabhängig vom Schieber 10 des Zünders.
Nun wird auf die 9 und 10 Bezug genommen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Selbstzerstörungsvorrichtung dargestellt ist, deren Schieber in einer nicht-fluchtenden Stellung ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bildet die Selbstzerstörungsvorrichtung eine Einheit, die mit dem Körper des Zünders ohne Veränderung dieses letzteren zusammengebaut werden kann. Zu diesem Zweck bildet der Körper eine mechanische Schnittstelle, die mit einem Zünder und mit einer Sprengladung kompatibel ist, die direkt zusammengebaut werden können.
Wenn so der Zünder drei Gewindelöcher aufweist, um einen Deckel zu befestigen, werden diese Gewindelöcher verwendet, um die Selbstzerstörungsvorrichtung am Zünder zu befestigen. Der Körper 7 der Selbstzerstörungsvorrichtung weist außerdem Durchgangslöcher 39 für Schrauben auf, wobei diese Löcher dazu bestimmt sind, vor den Gewindelöchern des Zünders angeordnet zu werden.
Der Körper 7 hat eine Außenhülle von im Wesentlichen zylindrischer Form. Der Körper trägt eine gedruckte Schaltung 32, deren Oberfläche im Wesentlichen lotrecht zur Achse des Zylinders ist, der die Hülle des Körpers bildet. Die gedruckte Schaltung kann am Körper durch Klemmanschlüsse 40 befestigt werden.
Das pyrotechnische Relais 18 ist fest mit dem Körper 7 verbunden. Es ist so montiert, dass es einerseits mit dem Detonator des Zünders, wenn der Zünder in einer entsicherten Stellung ist, und andererseits mit der Sprengladung des Projektils fluchtet. In diesem Beispiel nimmt es eine zentrale Stellung ein.
Die gedruckte Schaltung 32 trägt die Lithiumbatterie 33 und die (nicht dargestellten) Bestandteile des Schaltkreises mit elektronischer Verzögerung 42.
Der Schieber 15 kann sich translatorisch bewegen, um die Hülle des Körpers durch eine Öffnung 47 unter der Wirkung der Schubkraft der vorgespannten Feder 17 zu durchqueren.
Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 ist in den Schieber 15 lotrecht zur Translationsrichtung des Schiebers montiert. Sie kann mit der gedruckten Schaltung über einen Verbinder 35 und einen metallisierten elastischen Ring (nicht dargestellt) elektrisch verbunden sein.
Der Schieber weist ein Aufnahmeloch 38 für die Nebenzugachse 13 des Fallschirms auf.
Eine Sicherheitsnadel 41 kann angeordnet werden, um den Schieber bezüglich des Körpers in Stellung zu halten. Auf diese Weise wird der Schieber beim Einbau der Selbstzerstörungsvorrichtung in den Zünder und beim Einbau der Einheit der Submunition in einer nicht- fluchtenden Stellung (Sicherungszustand) gehalten. Die Batterie kann im letzten Moment in Gegenwart der Sicherheitsnadel integriert werden.
Die Schalter 36 können einfach durch leitende Zonen des Schiebers 15 einerseits und der gedruckten Schaltung 32 andererseits hergestellt werden. Das Inkontaktbringen der entsprechenden leitenden Zonen ermöglicht das Schließen der Schalter.
Diese Ausführung erfordert eine genaue Positionierung und Führung des Schiebers 15 bezüglich der gedruckten Schaltung 32, um die Zusammenbauspielräume und die in Umgebungen (klimatisch, vibratorisch, Stöße) angetroffenen Spielräume zu kompensieren. Zu diesem Zweck wird die Führung vom Körper 7 gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dient der Körper 7 ebenfalls als gedruckte Schaltung. Dies ermöglicht es, die Dicke der Selbstzerstörungsvorrichtung zu reduzieren und so eine beträchtliche Anzahl von Submunitionen in einer Rakete zu lagern.
Die 11 und 12 zeigen die Selbstzerstörungsvorrichtung, wenn der Schieber in der fluchtenden Stellung ist, in der der Schieber in Anschlag gegen eine Fläche des Körpers kommt. Die leitenden Zonen liegen einander gegenüber, und die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 fluchtet mit dem pyrotechnischen Relais 18.
Nun wird auf die 13 und 14 Bezug genommen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Energiereserve von einer Knopfbatterie gebildet. Eine elastische Verbindung 34 gewährleistet die positive Verbindung der Batterie mit der gedruckten Schaltung. Die negative Verbindung der Batterie kann durch eine Spur der gedruckten Schaltung erhalten werden.
Die elastische Verbindung kann mit einem Elastomerplättchen 46 ausgestattet sein, das dazu bestimmt ist, die elastische Verbindung beim Einbau der Selbstzerstörungsvorrichtung in den Zünder gegen die Batterie zu pressen (Plättchen vom Zünder zusammengequetscht). Die Batterie wird so ohne Haltebauteil in ihrem Sitz (zwischen der gedruckten Schaltung und der elastischen Verbindung) blockiert in Stellung gehalten.
Wenn die elektro-pyrotechnische Vorrichtung einen starken Strom benötigt, den eine Knopfbatterie nicht liefern könnte, kann die Knopfbatterie durch eine mechanisch initialisierbare Batterie ersetzt werden. Der mechanische Initialzünder könnte vom Schieber 15 in Bewegung versetzt werden.
Nun werden die Schritte des Einbaus der Selbstzerstörungsvorrichtung beschrieben. Die gedruckte Schaltung ist vorverkabelt, weist aber nicht die Batterie auf. Die Schaltung wird in den Körper 7 eingespannt. Die Sicherheitsnadel 41 wird auf dem Körper der Selbstzerstörungsvorrichtung angebracht. Das pyrotechnische Relais 18 wird in den Körper eingespannt. Der Schieber 15 wird mit der Feder 17 versehen. Die elektro-pyrotechnische Vorrichtung 16 wird in den Schieber 15 eingesetzt. Der mit der Feder und der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung ausgestattete Schieber wird in den Körper 7 in der nicht-fluchtenden Stellung eingebaut. Die Anwesenheit der Sicherheitsnadel verhindert ein Einsetzen des Schiebers in der fluchtende Stellung. Die Batterie wird in ihren Sitz auf dem Körper 7 eingesetzt. Die elastische Verbindung gewährleistet die positive Verbindung mit der gedruckten Schaltung, während die negative Verbindung durch einfachen Kontakt mit der gedruckten Schaltung hergestellt wird.
Die so gebildete Selbstzerstörungsvorrichtung wird auf dem Zünder mit Hilfe von drei Schrauben zusammengebaut. Die Zugachse des Fallschirms (Element des Zünders) blockiert dann den Schieber 15 in der nicht-fluchtenden Stellung.
Die Sicherheitsnadel 41 wird beim Einbau des mit der Selbstzerstörungsvorrichtung ausgestatteten Zünders in den Rest der Submunition (Sprengladung) entfernt.
Zusammenfassung
Selbstzerstörungsvorrichtung für einen Submunition-Zünder
Die Erfindung betrifft die Zünder von Submunitionen, wie Miniaturbomben oder Granaten, die ausgehend von einem Träger, wie einer Rakete oder Trägergranate, über einem Ziel gestreut werden.
Die Selbstzerstörungsvorrichtung ermöglicht es, eine mit der Flugzeit der Submunitionen kompatible und zuverlässige Verzögerung zu erhalten. Außerdem hat sie verringerte Abmessungen und wird zwischen einem klassischen Zünder (ohne Selbstzerstörung) und der Sprengladung einer Submunition eingefügt. Sie weist auf:

– ein pyrotechnisches Relais (18), das dazu bestimmt ist, die Detonation des Detonators (9) des Zünders auf die Sprengladung (2) des Projektils zu übertragen,
– eine elektrische Energiereserve (33),
– eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung (16), die zur Initialzündung des pyrotechnischen Relais bestimmt ist,
– einen Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung (42), der konfiguriert ist, um die elektrische Energiereserve nach einer vorbestimmten Verzögerung mit der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung zu verbinden, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu initialzünden.

Claims

Selbstzerstörungsvorrichtung, die aufweist: – einen Körper (7), der dazu bestimmt ist, zwischen einerseits einem Initialzünder von dem Typ, der einen Detonator aufweist, und andererseits einer Sprengladung eines Projektils montiert zu werden, – ein pyrotechnisches Relais (18), das dazu bestimmt ist, die Detonation des Detonators (9) des Zünders auf die Sprengladung (2) des Projektils zu übertragen, – eine elektrische Energiereserve (33), – eine elektro-pyrotechnische Vorrichtung (16), die zur Initialzündung des pyrotechnischen Relais bestimmt ist, – einen Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung (42), der konfiguriert ist, um die elektrische Energiereserve nach einer vorbestimmten Verzögerung mit der elektro-pyrotechnischen Vorrichtung zu verbinden, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu initialzünden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem ein bewegliches Bauteil (15) aufweist, in das die elektro-pyrotechnische Vorrichtung montiert ist, wobei das Bauteil von einer ersten Stellung, in der die elektro-pyrotechnische Vorrichtung nicht mit dem pyrotechnischen Relais fluchtend angeordnet ist, in eine zweite Stellung beweglich ist, in der die Fluchtung hergestellt ist, wobei das bewegliche Bauteil durch mindestens einen Riegel (13, 14) in der ersten Stellung gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die außerdem mindestens einen mechanischen Schalter (SW1, SW2) aufweist, der vom beweglichen Bauteil betätigt wird und ausgelegt ist, um die elektronische Verzögerung des Schaltkreises auszulösen, wenn das bewegliche Bauteil in der zweiten Stellung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die außerdem mindestens einen mechanischen Schalter (SW1, SW2) aufweist, der vom beweglichen Bauteil betätigt wird und ausgelegt ist, um die elektrische Energiereserve zu isolieren, wenn das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die außerdem mindestens einen mechanischen Schalter (SW3, SW4) aufweist, der vom beweglichen Bauteil betätigt wird und ausgelegt ist, um die elektro-pyrotechnische Vorrichtung zu isolieren, wenn das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der einer der Riegel (13), die das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung halten, zurückgezogen wird, wenn eine Flugumgebung erfasst wird, wobei die Flugumgebung vom Zug einer Fallschirmachse (12a) erfasst wird, der auch dazu dient, den Zünder zu entsichern.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der einer der Riegel (14), die das bewegliche Bauteil in der ersten Stellung halten, eine Wand ist, die nicht Teil der Selbstzerstörungsvorrichtung ist, wobei die Wand die Innenfläche eines Hohlraums ist, in dem die Selbstzerstörungsvorrichtung des Projektils vor dem Auswurf des Projektils angeordnet werden soll, wobei das bewegliche Bauteil so als Wandfühler dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schaltkreis mit elektronischer Verzögerung eine RC-Schaltung (44), einen Komparator (43) mit zwei Eingängen (A, B) und einem Ausgang, und einen elektronischen Unterbrecher (45) aufweist, wobei die RC-Schaltung ausgelegt ist, um einen der Eingänge (B) des Komparators vorzuspannen, während der andere Eingang (A) auf einem festen Pegel vorgespannt ist, wobei der Ausgang des Komparators den elektronischen Unterbrecher steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Körper (7) eine mechanische Schnittstelle bildet, die mit einem Zünder (4) und einer Sprengladung kompatibel ist, die direkt zusammengebaut werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das pyrotechnische Relais bezüglich des Körpers der Selbstzerstörungsvorrichtung ortsfest montiert ist, um einerseits mit dem Detonator des Zünders, wenn der Zünder in einer entsicherten Stellung ist, und andererseits mit der Sprengladung des Projektils fluchtend ausgerichtet zu sein.