DE1145522B - Ignitor for projectiles and mines with piezoelectric ignition - Google Patents
Ignitor for projectiles and mines with piezoelectric ignitionInfo
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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.The invention relates to a detonator for projectiles and mines, the triggering of which is electrically by the current generated by a piezoelectric cell when it is deformed.
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.It is known that a piezoelectric cell generates an electrical current when there is one therein Crystal or a combination of crystals, e.g. B. made of barium titanate, is pressurized. this fact has already been made usable for projectile fuses and those with a piezoelectric cell and an electrically triggered squib to be equipped with a fuse designed so that the sudden Pressure load on the cell from the bullet impact, in the case of mines from impact or other pressure load generated electricity triggers the igniter. Here it is already at the pressure increase up to the maximum pressure Electricity generated by the cell is used to trigger the ignition.
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.Furthermore, it is known that the fact that electricity is generated by a piezoelectric cell can also be used for measurement the peak pressure in firearms, e.g. B. to exploit rifles, cannon barrels and pressure bombs, wherein the electrical energy generated by the cell is applied to a capacitor using a valve tube is transmitted. Here the valve tube and the capacitor are parallel to the piezoelectric Cell switched on in the measuring circuit. The pressure generated until the maximum pressure is reached is used Charge is diverted from the valve tube, so that on completion of the printing process on the capacitor a measuring potential remains, which is proportional in its size to the peak pressure.
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, denThe invention makes use of such a circuit to the electrical ignition triggering when Surcharge regardless of the level of the surcharge pressure, although due to a previous pressure load the piezoelectric cell through the pressure of the launch gases or self-propelled projectiles to ensure the gas pressure of the propellant charge, in connection with this, however, with detonators for one The barrel of fired bullets also has an electronic muzzle security, with self-propelled bullets to achieve electronic ignition reliability until the propellant charge is burned out. The projectile fuse In addition to the piezoelectric cell and the electrically triggered squib, it has two in the circuit of the squib separately arranged, concentric bullet hoods on, and the The invention is characterized in that the igniter is in the circuit known for measuring peak pressure contains a device which short-circuits the piezoelectric cell when the pressure load increases, the
Zünder für Geschosse und Minen mit piezoelektrischer ZündauslösungDetonators for projectiles and mines with piezoelectric triggering
Anmelder:Applicant:
Anstalt für die Entwicklung von Erfindungen und gewerblichen Anwendungen ENERGA,Institute for the development of inventions and commercial applications ENERGA,
Vaduz (Liechtenstein)Vaduz (Liechtenstein)
Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt, München 22, Widenmayerstr. 46Representative: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, patent attorney, Munich 22, Widenmayerstr. 46
Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 2. November 1959 OSTr. 80 146)Claimed priority: Switzerland of November 2, 1959 OSTr. 80 146)
Edgar William Brandt, Genf (Schweiz), ist als Erfinder genannt wordenEdgar William Brandt, Geneva (Switzerland), has been named as the inventor
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.Short-circuit with decreasing pressure load, however, cancels and thus only in this pressure phase the Feeding the electrical energy generated by the cell to the squib enables it to be triggered then when the projectile impacts in a manner known per se due to the deformation and mutual Contact with the projectile hoods causes the ignition circuit to be closed.
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.The device short-circuiting the piezoelectric cell when the pressure load increases can in the known manner from a parallel between the terminals of the cell in the ignition circuit switched valve tube, e.g. B. a semiconductor diode exist. By switching on the valve tube is here it is ensured that the gas pressure generated by the cartridge when the projectile is discharged or at Self-propelled projectiles, the gas pressure generated by the propellant gases during flight does not affect itself an ignition current generation can affect, however, the pressure load on the piezoelectric cell by the launch gases or by the gases of the propellant charge ensures that the pressure load is reduced when the pressure load occurring deformation of the cell before the projectile impact and thus independent of the Impact pressure supplies the electrical energy required for triggering the ignition.
Die piezoelektrische Zelle ist demgemäß vorzugsweise auch so angeordnet, daß sie dem Druck derThe piezoelectric cell is accordingly preferably arranged so that it is the pressure of the
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Abschuß- oder Antriebsgase des Geschosse? ausgesetzt ist, wobei der Gasdruck zweckmäßig durch eme Membran auf die Zelle übertragen wird.Launch or propulsion gases from the projectile? is exposed, the gas pressure expediently by eme Membrane is transferred to the cell.
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.Deviating from the known piezoelectric measuring circuit, in the case of 4 the valve tube for generation a measuring potential proportional to the tip pressure is used, it is used according to the present invention for Guarantee of the electronic muzzle safety in the case of the discharge or the electronic ignition safety used in the exit and acceleration period of bullets.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely shows
Fig. 1 eine Ansicht eines teils in Längsrichtung geschnittenen Hohlladungsgeschosses mit Vortriebsladung und piezoelektrischem Zünder,1 shows a view of a hollow charge projectile, partially cut in the longitudinal direction, with a propelling charge and piezoelectric igniter,
Fig. 2 das elektrische Sehaltschema des Zünders in gesicherter Stellung undFig. 2 shows the electrical Sehaltschema the igniter in the safe position and
Fig. 3 das gleiche Schema in entsicherter Stellung.Fig. 3 shows the same scheme in the unlocked position.
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.The shaped charge projectile consists of a metallic jacket 1, an explosive charge 2, whose conical Cavity is provided with a conical sheet metal lining 3, an outer ballistic hood 4 and an inner hood 5 provided at a distance therein, which can only be seen in FIGS. 2 and 3. the both hoods are approximately the same distance from each other and are mutually electrical isolated.
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.The rear part of the jacket 1 is seated in a base 6, to which an intermediate piece 7 is connected contains a propulsion charge 8 in a rear recess and to which the tail 9 is connected, the a tail unit 10 carries. In a front recess 11 of the intermediate piece 7 there is an electrical Detonator 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.The housing 12 of this igniter consists of a resistant and solid material and contains a capacitor 13, one designed as a semiconductor diode, in cavities provided for this purpose Rectifier 14 and a piezoelectric cell 15. A cylindrical, eccentric in the housing 12bzw. The small cup 16 seated in the projectile and rotatable therein contains an electrical squib 17. This The cell can assume two angular positions that are 180 ° to one another. In one position the secured position (Fig. 2), the squib 17 is outside the body and therefore laterally outside the ignition charge 18, which it cannot ignite as a result if it is ignited prematurely should be. In the other position, the unlocked position, the squib 17 reaches the projectile axis and then lies immediately behind the ignition charge 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.The rotation of the cup 16 is effected in known manner by a spring, not shown, when a: based on inertial effect unlocking entered under the effect of acceleration occurring during firing automatically in activity. Sharpening can also be done by hand by pulling out a pin securing the cup.
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,Incidentally, as can be seen in FIG. 2, the two poles of the squib 17 in the safety position are short-circuited by lines 19, 19 α , both of which are connected to the ground of the projectile,
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.The following can be said about the switching topic: At the polarized piezoelectric cell 15 is one pole 20 placed on the ground of the projectile and the Pole 21 in the unlocked position (Fig. 3) isolated from ground via poles 22 and 23 of the squib 17, the metallic shell of the ignition charge 18 and the conical sheet metal lining 3 of the explosive charge 2 connected to the inner hood 5. The outer hood 4, the jacket 1, the bottom 6, the intermediate piece 7, the igniter housing 12 and the pole 20 of the cell 15 are connected to one another and form the conductive mass of the projectile.
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.The capacitor 13 and the rectifier 14 are parallel to each other between the two poles 20 and 21 of the cell 15 switched. The polarities of the cell and the rectifier are chosen so that the rectifier the piezoelectric current generated by the cell 15 when it is compressed passes through it. In contrast, the rectifier forms during a relief phase and in the opposite direction for the resulting one directional current an insulator of very high resistance. Good results can be achieved if a silicon diode is used for this purpose.
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.If the compression of the cell 15 takes place during the acceleration of the projectile, the Rectifier 14 may be replaced by a mechanical contact, which is before the launch is normally closed and opens during the acceleration of the projectile, so that the gives the same effect as the rectifier.
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.From the beginning of the discharge of the cell 15, that is to say when the rectifier ceases to be a conductor, the cell, which is restored to its original state, charges the capacitor 13 to the piezoelectric potential corresponding to the relaxed state. The capacitor remains charged until the projectile hits the target. At this moment the two hoods 4 and 5 come into contact with one another by deformation. As a result, the capacitor 13 1 discharges into the ignition pile 17, which ignites and transfers the fire to the explosive charge 2 via the ignition charge 18.
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.In the embodiment shown in the drawing the deformation of the piezoelectric cell 15 due to the pressure of the propellant charge 8 originating combustion gases caused, which act on a membrane 24, which is an intermediate wall of the Intermediate piece 7 forms.
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.As long as the pressure in the rear recess of the intermediate piece 7 does not decrease, the piezoelectric cell 15 is through the rectifier 14 short-circuited so that the capacitor 13 cannot charge. As a result, the constitutes according to the invention trained detonators a muzzle protection over the distance on which the pressure of the propulsion gases does not drop to a value which corresponds to the sensitivity of the ignition coil 17.
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.The detonator described is applicable to projectiles of any kind, i.e. both to rifle grenades including those that are shot down with cannons. But it can also be used to detonate earth mines can be used to delay the explosion until the moment the, for example The pressure exerted by the weight of a vehicle is reduced to such an extent that the pressure exerted on the Ignition required electricity is generated.
Claims (6)
Deutsche Patentschriften Nr. 738 668, 1015 350; USA.-Patentschrift Nr. 2894457.Considered publications:
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