DE1145522B

DE1145522B - Zuender fuer Geschosse und Minen mit piezoelektrischer Zuendausloesung

Info

Publication number: DE1145522B
Application number: DEA35669A
Authority: DE
Inventors: Edgar William Brandt
Original assignee: Anstalt Fuer die Entwicklung von Erfindungen und Gewerblichen Anwendungen ENERGA
Current assignee: Anstalt Fuer die Entwicklung von Erfindungen und Gewerblichen Anwendungen ENERGA
Priority date: 1959-11-02
Filing date: 1960-09-26
Publication date: 1963-03-14
Also published as: FR1274682A; GB909549A; NL129818C; CH358364A; NL257009A; ES262380A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zünder für Geschosse und Minen, dessen Auslösung elektrisch durch den von einer piezoelektrischen Zelle bei ihrer Verformung erzeugten Strom erfolgt.

Es ist bekannt, daß eine piezoelektrische Zelle einen elektrischen Strom erzeugt, wenn ein darin befindlicher Kristall oder eine Kristallkombination, z. B. aus Bariumtitanat, unter Druck gesetzt wird. Diese Tatsache hat man bereits für Geschoßzünder nutzbar gemacht und die mit einer piezoelektrischen Zelle und einer elektrisch auszulösenden Zündpille auszurüstenden Zünder so ausgebildet, daß der bei plötzlicher Druckbelastung der Zelle durch den Geschoßaufschlag, bei Minen durch Anstoß oder sonstige Druckbelastung erzeugte Strom den Zünder auslöst. Hierbei wird der schon bei der Druckzunahme bis zum Maximaldruck von der Zelle erzeugte Strom zur Auslösung der Zündung benutzt.

Ferner ist es bekannt, die Tatsache der Stromerzeugung durch eine piezoelektrische Zelle auch zur Messung des Spitzendruckes in Feuerwaffen, z. B. Gewehren, Geschützläufen und Druckbomben, auszunutzen, wobei die von der Zelle erzeugte elektrische Energie unter Verwendung einer Ventilröhre auf einen Kondensator übertragen wird. Hierbei sind die Ventilröhre und der Kondensator parallel zur piezoelektrischen Zelle in den Meßstromkreis eingeschaltet. Dabei wird die bis zum Erreichen des Maximaldruckes erzeugte Ladung von der Ventilröhre abgeleitet, so daß nach Beendigung des Druckvorganges auf dem Kondensator ein Meßpotential bestehenbleibt, das in seiner Größe dem Spitzendruck proportional ist.

Die Erfindung macht von einer derartigen Schaltung Gebrauch, um die elektrische Zündauslösung beim Aufschlag unabhängig von der Höhe des Aufschlagdruckes zwar durch eine vorherige Druckbelastung der piezoelektrischen Zelle durch den Druck der Abschußgase bzw. bei Selbstvortriebsgeschossen durch den Gasdruck der Treibladung zu gewährleisten, in Verbindung damit aber bei Zündern für aus einem Lauf abgeschossenen Geschossen zugleich auch eine elektronische Mündungssicherheit, bei Selbstvortriebsgeschossen eine elektronische Zündsicherheit bis zum Ausbrennen der Treibladung zu erreichen. Der Geschoßzünder weist hierbei außer der piezoelektrischen Zelle und der elektrisch auszulösenden Zündpille zwei im Stromkreis der Zündpille getrennt angeordnete, zueinander konzentrische Geschoßhauben auf, und die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Zünder in der zur Spitzendruckmessung bekannten Schaltung eine Vorrichtung enthält, die die piezoelektrische Zelle bei ansteigender Druckbelastung kurzschließt, den

Zünder für Geschosse und Minen mit piezoelektrischer Zündauslösung

Anmelder:

Anstalt für die Entwicklung von Erfindungen und gewerblichen Anwendungen ENERGA,

Vaduz (Liechtenstein)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt, München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 2. November 1959 OSTr. 80 146)

Edgar William Brandt, Genf (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

Kurzschluß bei abnehmender Druckbelastung aber aufhebt und hierdurch erst in dieser Druckphase die Zuführung der von der Zelle erzeugten elektrischen Energie zur Zündpille ermöglicht, deren Auslösung dann beim Geschoßaufschlag in an sich bekannter Weise durch die von der Verformung und gegenseitigen Berührung der Geschoßhauben herbeigeführte Schließung des Zündstromkreises erfolgt.

Die die piezoelektrische Zelle bei ansteigender Druckbelastung kurzschließende Vorrichtung kann in der bekannten Weise aus einer zwischen den Anschlußklemmen der Zelle im Zündstromkreis parallel geschalteten Ventilröhre, z. B. einer Halbleiterdiode, bestehen. Durch die Einschaltung der Ventilröhre ist hier sichergestellt, daß der beim Abgang des Geschosses durch die Kartusche erzeugte Gasdruck bzw. bei Selbstvortriebsgeschossen der während des Fluges durch die Treibgase erzeugte Gasdruck sich nicht in einer Zündstromerzeugung auswirken kann, wobei jedoch die Druckbelastung der piezoelektrischen Zelle durch die Abschußgase oder durch die Gase der Treibladung dafür sorgt, daß die beim Abnehmen der Druckbelastung eintretende Verformung der Zelle schon vor dem Geschoßaufschlag und damit unabhängig vom Aufschlagdruck die zur Zündauslösung benötigte elektrische Energie liefert.

Die piezoelektrische Zelle ist demgemäß vorzugsweise auch so angeordnet, daß sie dem Druck der

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Abschuß- oder Antriebsgase des Geschosse? ausgesetzt ist, wobei der Gasdruck zweckmäßig durch eme Membran auf die Zelle übertragen wird.

Abweichend von der bekannten piezoelektrischen Meßschaltung, bei 4er die Ventilröhre zur Erzeugung eines dem Spitzeadruck proportionalen Meßpotentials dient, wird sie nach der vorliegenden Erfindung zur Gewährleistung der elektronischen Mündungssicherheit beim Absdhuß bzw. der elektronischen Zündsicherheit in der Abgangs- und Beschleunigungsperiode von Geschossen benutzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines teils in Längsrichtung geschnittenen Hohlladungsgeschosses mit Vortriebsladung und piezoelektrischem Zünder,

Fig. 2 das elektrische Sehaltschema des Zünders in gesicherter Stellung und

Fig. 3 das gleiche Schema in entsicherter Stellung.

Das Hohlladungsgeschoß besteht aus einem metallischen Mantel 1, einer Sprengladung 2, deren konischer Hohlraum mit einer konischen Blechauskleidung3 versehen ist, einer äußeren ballistischen Haube 4 und einer mit Abstand darin vorgesehenen inneren Haube 5, die nur in Fig. 2 und 3 erkennbar ist. Die beiden Hauben haben überall etwa den gleichen Abstand voneinander und sind gegeneinander elektrisch isoliert.

Der hintere Teil des Mantels 1 sitzt in einem Boden 6, an den sich ein Zwischenstück 7 anschließt, das in einer hinteren Ausnehmung eine Vortriebsladung 8 enthält und an das sich der Schwanz 9 anschließt, der ein Leitwerk 10 trägt. In einer vorderen Ausnehmung 11 des Zwischenstücks 7 befindet sich ein elektrischer Zünder 12.

Das Gehäuse 12 dieses Zünders besteht aus einem widerstandsfähigen und festen Werkstoff und enthält in dafür vorgesehenen Hohlräumen einen Kondensator 13, einen als Halbleiterdiode ausgebildeten Gleichrichter 14 und eine piezoelektrische Zelle 15. Ein zylindrisches, exzentrisch indem Gehäuse 12bzw. in dem Geschoß sitzendes und darin drehbares Näpfchen 16 enthält erne elektrische Zündpille 17. Dieses Näpfchen kann zwei um 180° zueinander liegende Winkelstellungen einnehmen. In der einen Stellung, der gesicherten Stellung (Fig. 2), befindet sidh die Zündpille 17 außerhalb der Gesdhoßaohse und daher seitlich außerhalb der Zündladung 18, die sie infolgedessen nicht zünden kann, wenn sie vorzeitig gezündet werden sollte. In der anderen Stellung, der entsicherten Stellung, gelangt die Zündpille 17 in die Geschoßachse und liegt dann unmittelbar hinter der Zündladung 18.

Das Drehen des Näpfchens 16 wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Feder bewirkt, wenn eine^: auf Trägheitswirkung beruhende Entriegelungseinrichtung unter der Wirkung der beim Abschuß auftretenden Beschleunigung selbsttätig in Tätigkeit getreten ist. Das Scharfmachen kann auch von Hand bewirkt werden, indem ein das Näpfchen sichernder Stift herausgezogen wird.

Übrigens sind — wie Fig, 2 erkennen läßt — die beiden Pole der Zündpille 17 in der Sicherungsstellung durch Leitungen 19, 19 α kurzgeschlossen, die beide an die Masse des Geschosses gelegt sind,

Zum Schaltsdhema ist folgendes zu sagen: Bei der polarisierten piezoelektrischen Zelle 15 ist der eine Pol 20 an die Masse des Geschosses gelegt und der Pol 21 in der entsicherten Stellung (Fig. 3) gegen Masse isoliert über die Pole 22 und 23 der Zündpille 17, die metallische Hülle der Zündladung 18 und die konische Blechauskleidung 3 der Sprengladung 2 mit der inneren Haube 5 verbunden. Die äußere Haube 4, der Mantel 1, der Boden 6, das Zwischenstück 7, das Zündergehäuse 12 und der Pol 20 der Zelle 15 sind miteinander verbunden und bilden die leitende Masse des Geschosses.

Der Kondensator 13 und der Gleichrichter 14 sind parallel zueinander zwischen die beiden Pole 20 und 21 der Zelle 15 geschaltet. Die Polaritäten der Zelle und des Gleichrichters sind so gewählt, daß der Gleichrichter den piezoelektrischen Strom, den die Zelle 15 erzeugt, wenn sie zusammengedrückt wird, hindurchleitet. Dagegen bildet der Gleichrichter während einer Entlastungsphase und für den dabei entstehenden entgegengesetzt gerichteten Strom einen Isolator sehr hohen Widerstandes. Gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn hierzu eine Diode aus Silizium verwendet wird.

Wenn die Kompression der Zelle 15 während der Beschleunigung des Geschosses stattfindet, kann der Gleichrichter 14 gegebenenfalls durch einen mechanischen Kontakt ersetzt werden, der vor dem Abschuß normalerweise geschlossen ist und sich während der Beschleunigung des Geschosses öffnet, so daß sich die gleiche Wirkung ergibt wie bei dem Gleichrichter.

Vom Beginn der Entlastung der Zelle 15, wenn also der Gleichrichter aufhört, ein Leiter zu sein, lädt die Zelle, die ihren ursprünglichen Zustand zurückerhält, den Kondensator 13 auf das dem entspannten Zustand entsprechende piezoelektrische Potential auf. Der Kondensator bleibt geladen, bis das Geschoß auf das Ziel auftrifft. In diesem Augenblick kommen die beiden Hauben 4 und 5 durch Verformung miteinander in Berührung. Infolgedessen entlädt sich der Kondensator 13¹ in die Zündpile 17, die zündet und das Feuer über die Zündladung 18 auf die Sprengladung 2 überträgt.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausfühirungsform wird die Verformung der piezoelektrischen Zelle 15 durch den Druck der von der Vorfcriebsladung 8 stammenden Verbrennungsgase bewirkt, die auf eine Membran 24 wirken, welche eine Zwischenwand des Zwischenstücks 7 bildet.

Solange also der Druck in der hinteren Ausnehmung des Zwischenstücks 7 nicht abnimmt, ist die piezoelektrische Zelle 15 durdh den Gleichrichter 14 kurzgeschlossen, so daß sich der Kondensator 13 nicht laden kann. Infolgedessen bildet der gemäß der Erfindung ausgebildete Zünder einen Mündungsschutz über die Strecke, auf der der Druck der Vortriebsgase nicht auf einen Wert absinkt, der der Ansprechempfindlichkeit der Zündpüle 17 entspricht.

Der beschriebene Zünder ist auf Geschosse jeder Art anwendbar, also sowohl auf Gewehrgranaten als auch auf solche, die mittels Kanonen abgeschossen werden. Er kann aber auch zum Zünden von Erdminen verwendet werden, und zwar zum Verzögern der Explosion bis zu dem Augenblick, in dem der beispielsweise durch das Gewicht eines Fahrzeuges ausgeübte Druck sich so weit vermindert, daß der für die Zündung erforderliche Strom erzeugt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zünder für Geschosse und Minen mit elektrisch auszulösender Zündpille, zwei im Strom-

kreis der Zündpille getrennt angeordneten, zueinander konzentrischen Geschoßhauben und einer piezoelektrischen Zelle, die vor der Zündauslösung einem zunächst ansteigenden, dann abnehmenden Druck ausgesetzt ist und die zum Auslösen der Zündpille erforderliche elektrische Energie liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder eine Vorrichtung enthält, die die piezoelektrische Zelle (15) bei ansteigender Druckbelastung kurzschließt, den Kurzschluß bei abnehmender Druckbelastung aber aufhebt und hierdurch erst in dieser Druckphase die Zuführung der von der Zelle erzeugten elektrischen Energie zur Zündpilfe (17) ermöglicht, deren Auslösung dann beim Geschoßaufschlag in an sich bekannter Weise durch die von der Verformung und gegenseitigen Berührung der Geschoßhauben (4, 5) herbeigeführte Schließung des Zündstromkreises erfolgt.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao zeichnet, daß die die piezoelektrische Zelle (15) bei ansteigender Druckbelastung kurzschließende Vorrichtung aus einer zwischen den Anschlußklemmen (20, 21) der Zelle zum Zündstromkreis parallel geschalteten elektrischen Röhre (14) besteht.

3. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (14) eine Halbleiterdiode ist.

4. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstromkreis einen zur piezoelektrischen Zelle parallel geschalteten Kondensator (13) enthält.

5. Zünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Zelle (15) dem Druck der Abschuß- oder Antriebsgase des Geschosses ausgesetzt ist.

6. Zünder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck durch eine Membran (24) auf die piezoelektrische Zelle übertragen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 738 668, 1015 350; USA.-Patentschrift Nr. 2894457.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen