DE1199164B - Electric igniter for projectiles or the like with a piezoelectric cell as ignition voltage generator - Google Patents
Electric igniter for projectiles or the like with a piezoelectric cell as ignition voltage generatorInfo
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- F42C11/00—Electric fuzes
- F42C11/02—Electric fuzes with piezo-crystal
Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
Int. σ.:Int. σ .:
F07IF07I
Deutsche Kl.: 72 i - 6German class: 72 i - 6
Nummer: 1199 164Number: 1199 164
Aktenzeichen: D 427101 c/72 iFile number: D 427 101 c / 72 i
Anmeldetag: 15. Oktober 1963 Filing date: October 15, 1963
Auslegetag: 19. August 1965Opening day: August 19, 1965
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder für Geschosse od. dgl. mit einer piezoelektrischen Zelle als Zündspannungsgenerator, welche in der Abschußphase des Geschosses durch die frei werdende Energie eines Energieträgers mittelbar einer Druckbeanspruchung unterworfen wird, wobei die dadurch erzeugte elektrische Ladung zur Zündung der Geschoßladung dient.The invention relates to an electric igniter for projectiles od. The like. With a piezoelectric Cell as an ignition voltage generator, which is released in the firing phase of the projectile Energy of an energy carrier is indirectly subjected to a pressure load, whereby the The generated electrical charge is used to ignite the projectile charge.
Es ist bereits bekannt, im Zünder einen Beharrungskörper vorzusehen, welcher bei Beschleunigung des Geschosses auf die piezoelektrische Zelle einen Druck ausübt. Durch diesen Druck entsteht eine elektrische Ladung, welche über an der Zelle vorgesehene Elektroden zur Zündung der Geschoßladung nutzbar gemacht werden kann. Weiterhin ist es bekannt, die piezoelektrische Zelle z. B. über eine Membran dem Druck der Abschuß- oder Antriebsgase des Geschosses auszusetzen. Zur Erhöhung des auf die piezoelektrische Zelle einwirkenden Druckes ist schließlich bereits ein Geschoßzünder vorgeschlagen worden, bei dem in einer Druckkammer eine Pulverladung vorgesehen ist, welche durch die Treibladung des Geschosses gezündet wird, wobei die Druckkammer durch den entstehenden Gasdruck mittels eines Rückschlagventils nach außen abgeschlossen wird, so daß der Gasdruck aufrechterhalten bleibt. Der Gasdruck wirkt dabei über eine Druckplatte auf die piezoelektrische Zelle ein.It is already known to provide an inertia body in the igniter, which when accelerating of the projectile exerts pressure on the piezoelectric cell. This pressure creates an electrical pressure Charge, which can be used to ignite the projectile charge via electrodes provided on the cell can be made. Furthermore, it is known that the piezoelectric cell z. B. via a membrane To expose the projectile to pressure of the projectile's launch or propulsion gases. To increase the on the piezoelectric Finally, a projectile detonator has already been proposed at cell-acting pressure which a powder charge is provided in a pressure chamber, which by the propellant charge of the projectile is ignited, the pressure chamber being caused by the gas pressure generated by means of a check valve is closed to the outside, so that the gas pressure is maintained. The gas pressure acts on the piezoelectric cell via a pressure plate.
Bei allen genannten Einrichtungen wird ein mehr oder weniger lang anhaltender Druck auf die piezoelektrische Zelle ausgeübt. Da die Höhe des erzeugten Druckes begrenzt ist, die erzeugte elektrische Ladung außer vom piezoelektrischen Material selbst aber von dem ausgeübten Druck abhängt, ist ein sicheres Arbeiten dieser bekannten Zündeinrichtungen nicht immer gewährleistet.In all of these devices, a more or less long-lasting pressure is applied to the piezoelectric Cell exercised. Since the amount of pressure generated is limited, the electric charge generated depends not only on the piezoelectric material itself but on the pressure exerted, is a safe one The work of these known ignition devices is not always guaranteed.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Zünder für Geschosse od. dgl. mit einer piezoelektrischen Zelle als Zündspannungsgenerator zu schaffen, bei dem die erzeugte elektrische Ladung höher ist als bei den bekannten piezoelektrischen Zündeinrichtungen und die somit eine sichere Zündung der Geschoßladung gewährleistet.The object of the invention is to provide an electric igniter for projectiles or the like with a piezoelectric To create a cell as an ignition voltage generator, in which the electrical charge generated is higher is than with the known piezoelectric ignition devices and thus a reliable ignition of the Bullet loading guaranteed.
Der Zünder nach der Erfindung ist durch einen solchen Energieträger und durch eine solche Anordnung
für ihn gegenüber dem Druckaufnahmeglied für die piezoelektrische Zelle gekennzeichnet, daß sein
Energieinhalt durch unmittelbar in der Abschußphase des Geschosses wirksam werdende Auslösemittel
schlagartig freigebbar ist, so daß die piezoelektrische 5"
Zelle durch die frei gewordene Energie mittelbar mit einer Stoßwelle beaufschlagt wird. Die Zelle wird also
Elektrischer Zünder für Geschosse od. dgl. mit
einer piezoelektrischen Zelle als Zündspannungsgenerator The detonator according to the invention is characterized by such an energy carrier and by such an arrangement for it opposite the pressure receiving element for the piezoelectric cell that its energy content can be released suddenly by triggering means that take effect immediately in the firing phase of the projectile, so that the piezoelectric 5 " cell a shock wave is indirectly applied by the released energy
a piezoelectric cell as an ignition voltage generator
Anmelder:Applicant:
Fa. Diehl, Nürnberg, Stephanstr. 49Diehl, Nuremberg, Stephanstr. 49
Als Erfinder benannt:
Adalbert Löhnert, Fürth (Bay.)Named as inventor:
Adalbert Löhnert, Fürth (Bay.)
nicht durch einen mehr oder weniger lang anhaltenden Druck beansprucht, sondern schlagartig von einer Stoßwelle durchlaufen, wodurch eine wesentliche Erhöhung der elektrischen Ladung erzielt wird. Die Größe der in der piezoelektrischen Zelle erzeugten Ladung ist hierbei unabhängig von der Geschoßbeschleunigung, so daß der Zündspannungsgenerator auch bei kleinen Beschleunigungen noch zuverlässig arbeitet.not stressed by a more or less long-lasting pressure, but suddenly by one Go through shock wave, whereby a substantial increase in the electrical charge is achieved. the The size of the charge generated in the piezoelectric cell is independent of the projectile acceleration, so that the ignition voltage generator is still reliable even with small accelerations is working.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann als Energieträger eine vorgespannte Feder vorgesehen sein, welcher ein Hammer zugeordnet ist, der bei Betätigung von Auslösemitteln während der Abschußphase des Geschosses durch die sich entspannende Feder beschleunigt wird und mittelbar oder unmittelbar auf die piezoelektrische Zelle aufschlägt.According to one embodiment of the invention, a pretensioned spring can be provided as the energy carrier be, to which a hammer is assigned, which when actuating triggering means during the firing phase of the projectile is accelerated by the relaxing spring and indirectly or directly hits the piezoelectric cell.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann als Energieträger auch eine mit einer Zündladung versehene Zündkapsel vorgesehen sein, welche beim Abschuß durch eine Zündnadel angestochen und dadurch gezündet wird. Die hierbei auftretende Druck- und/oder Knallwelle wird der piezoelektrischen Zelle zugeleitet und erzeugt in dieser, wie bei dem vorbeschriebenen Beispiel eine Stoßwelle.According to a further embodiment, one provided with an ignition charge can also be used as the energy carrier Primer may be provided, which pierced when fired by an ignition needle and thereby is ignited. The pressure and / or bang wave that occurs here becomes the piezoelectric cell and generates a shock wave in this, as in the example described above.
Die Erfindung wird an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described in more detail with reference to a few exemplary embodiments shown in the drawings. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen piezoelektrischen Zündspannungsgenerator mit einer gespannten Spiralfeder als Energieträger,F i g. 1 shows a longitudinal section through a piezoelectric ignition voltage generator with a tensioned Spiral spring as an energy source,
F i g. 2 den Zünder nach Fig. 1 im ausgelösten Zustand,F i g. 2 the igniter according to FIG. 1 in the triggered state,
F i g. 3 einen Querschnitt nach IH-III in F i g. 4 durch eine Variante der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2,F i g. 3 shows a cross section according to IH-III in FIG. 4 by a variant of the embodiment according to F i g. 1 and 2,
F i g. 4 einen Längsschnitt nach IV-IV in F i g. 3,F i g. 4 shows a longitudinal section according to IV-IV in FIG. 3,
F i g. 5 einen piezoelektrischen Zünder mit einer Zündkapsel als Energieträger.F i g. 5 a piezoelectric igniter with an ignition capsule as an energy carrier.
509 657/22509 657/22
Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 ist in einem Zündergehäuse 1, welches z. B. aus Aluminium hergestellt ist, ein Isolierstoffboden 2 vorgesehen, welcher eine Ausnehmung für ein Widerlager 3 aufweist. Zwischen dem Widerlager 3 und einer Prallplatte 4 ist eine piezoelektrische Zelle 5 angeordnet. Die Prallplatte 4 und die piezoelektrische Zelle 5 sind mittels einer metallischen Halterung 6 zusammengehalten, gegen die sich eine Büchse 7 abstützt, welche einen Hammer 8 führt. Im nicht ausgelösten Zustand des Zünders wird der Hammer 8 durch Kugeln 9, welche in Bohrungen 16 der Büchse 7 bewegbar sind, gehalten und hält seinerseits eine Schraubenfeder 10, welche sich einerseits gegen den Hammer 8 und andererseits gegen ein nicht dargestelltes Gegenlager abstützt, gespannt.In the embodiment according to FIG. 1 and 2 is in a detonator housing 1, which z. B. is made of aluminum, an insulating base 2 is provided, which has a recess for an abutment 3. Between the abutment 3 and A piezoelectric cell 5 is arranged on a baffle plate 4. The baffle 4 and the piezoelectric Cell 5 are held together by means of a metallic holder 6, against which a sleeve 7 is supported, which a hammer 8 leads. In the non-triggered state of the igniter, the hammer 8 held by balls 9, which are movable in bores 16 of the sleeve 7, and in turn holds a Helical spring 10, which is on the one hand against the hammer 8 and on the other hand against a not shown Counter bearing supported, tensioned.
Die Feder 10 und die Büchse 7 sind durch eine Isolierstofführung 11 in ihrer Lage fixiert. Die Büchse 7 und die Halterung 6 umschließt ein axial bewegbarer Beharrungskörper 12, welcher sich im Ruhestand mittels einer Haltefeder 13 gegen den Zünderboden 2 abstützt. Die Spannung der piezoelektrischen Zelle kann an der Prallplatte 4 und am Widerlager 3 abgenommen werden. Das Widerlager 3 und der Zünderboden 2 sind durch eine Schraube 14 gehalten; der eine Pol der piezoelektrischen Zelle liegt somit am Zündergehäuse. Zur Isolierung des anderen Poles ist eine Iosolierstoffolie 15 vorgesehen.The spring 10 and the bush 7 are fixed in their position by an insulating material guide 11. the Bushing 7 and the holder 6 encloses an axially movable rigid body 12, which is located in the Retirement is supported against the fuse base 2 by means of a retaining spring 13. The voltage of the piezoelectric The cell can be removed from the baffle plate 4 and the abutment 3. The abutment 3 and the fuse base 2 are held by a screw 14; one pole of the piezoelectric cell is therefore on the detonator housing. An insulating film 15 is provided to isolate the other pole.
Parallel zur piezoelektrischen Zelle ist eine Diode 17 geschaltet, die so gepolt ist, daß die bei Belastung der Zelle 5 entstehende Ladung kurzgeschlossen wird und nur die bei Entlastung erzeugte Ladung vorzugsweise in der gleichzeitig als Kondensator dienende Zelle 5 selbst gespeichert wird.A diode 17 is connected in parallel to the piezoelectric cell, the polarity of which is such that it is under load the charge generated in the cell 5 is short-circuited, and preferably only the charge generated during discharge is stored in the cell 5 itself, which is also used as a capacitor.
Die Wirkungsweise des Zündstromgenerators geht aus den Figuren ohne weiteres hervor. Beim Abschuß des Geschosses wird durch die Abschußbeschleunigung der Beharrungskörper 12 zum Zünderboden 2 hin bewegt, die Kugeln 9 werden von der angeschrägten Stirnfläche des Hammers 8 durch die Bohrungen 16 gedrückt und geben den Hammer 8 frei. Die Feder 10 kann sich entspannen, und der Hammer 8 schlägt auf die Prallplatte 4 auf. Die die piezoelektrische Zelle 5 durchlaufende Stoßwelle erzeugt in dieser eine elektrische Ladung, welche mittelbar oder unmittelbar zur Zündung der Geschoßladung dient.The mode of operation of the ignition current generator is readily apparent from the figures. When shooting down of the projectile, the inertia 12 becomes the fuze base 2 as a result of the launch acceleration moved towards the balls 9 are from the beveled face of the hammer 8 through the holes 16 pressed and release the hammer 8. The spring 10 can relax and the hammer 8 strikes on the baffle plate 4. The shock wave passing through the piezoelectric cell 5 is generated in it an electrical charge that is used directly or indirectly to ignite the projectile charge.
In F i g. 3 und 4 ist im Zündergehäuse 1 wieder ein Hammer 8 vorgesehen, welcher auf einem um eine Achse 43 schwenkbaren Hebel 18 befestigt ist. Der Hebel 18 greift in einen Einschnitt 19 des unteren Armes des Beharrungskörpers 12 ein und spannt eine als Energieträger vorgesehene Schraubenfeder 44. Der Beharrungskörper ist axial bewegbar durch einen Stift 20 geführt und stützt sich mittels der vorgespannten Haltefeder 13 gegen eine Grundplatte 21 ab. Der obere Arm des Beharrungskörpers 12 weist eine Ausnehmung 22 auf, mittels welcher ein Zündkapselträger 23, der durch eine Feder 29 verschwenkbar ist, in der Ruhestellung gehalten ist. Die piezoelektrische Zelle 5 wird mittels einer Halteplatte 24, die mit dem Zündergehäusel in nicht dargestellter Weise verschraubt ist, in einem Isolierstoffblock 25 gehalten. Die Halteplatte 24 besteht aus Metall, wodurch der eine Pol der Zelle 5 mit dem Zündergehäuse verbunden ist und damit an Masse liegt. Vom anderen Pol führt eine Leitung 26 zu einer, an einem Isolierstoffkörper 27 vorgesehenen Klemme 28, welche mit der Feder 29 und damit mit dem Zündkapselträger 23 in leitender Verbindung steht. Eine Leitung 30, welche zu einem nicht dargestellten Aufschlagschalter führt, ist an eine Klemme 31 angeschlossen. Von der Klemme 31 führt eine weitere Leitung 32 zu einer Klemme 33, welche im nicht ausgelösten Zustand des Zünders ebenfalls mit dem Zündarm 23 in Verbindung steht, wodurch die Leitung 26 mit der Leitung 30 elektrisch leitend verbunden ist. In eine Gewindebohrung 34 des Zündkapselträgers 23 ist eine nicht dargestellte Zündkapsel einschraubbar, welcher mittels eines Zündstiftes 35 die Zündspannung zugeleitet wird. Der Zündstift 35 steht in leitender Verbindung mit einem Lappen 36.In Fig. 3 and 4, a hammer 8 is again provided in the igniter housing 1, which on a by one Axis 43 pivotable lever 18 is attached. The lever 18 engages in an incision 19 of the lower Arm of the inertia body 12 and tensions a helical spring 44 provided as an energy carrier. The inertia body is guided axially movable by a pin 20 and is supported by means of the pretensioned Retaining spring 13 against a base plate 21. The upper arm of the rigid body 12 has a Recess 22, by means of which an ignition capsule carrier 23, which is pivotable by a spring 29, is held in the rest position. The piezoelectric cell 5 is by means of a holding plate 24 with the Igniter housing screwed in a manner not shown is held in a block of insulating material 25. The holding plate 24 is made of metal, whereby the one pole of the cell 5 is connected to the detonator housing and is therefore connected to ground. From the other pole leads a line 26 to a, provided on an insulating body 27 terminal 28, which with the Spring 29 and thus with the primer carrier 23 is in conductive connection. A line 30 which leads to an impact switch, not shown, is connected to a terminal 31. Of the Terminal 31 leads another line 32 to a terminal 33, which is not triggered when the Detonator is also connected to the detonator arm 23, whereby the line 26 with the line 30 is electrically connected. One is not in a threaded hole 34 of the primer carrier 23 The ignition cap shown can be screwed in, which supplies the ignition voltage by means of an ignition pin 35 will. The firing pin 35 is in conductive connection with a tab 36.
Beim Abschuß des Geschosses bewegt sich der Beharrungskörper 12 gegen die Platte 21, und sein unterer Arm gibt den Hebel 18 frei. Der Hammer 8 schlägt gegen die Prallplatte 4, die während der Belastungsphase der piezoelektrischen Zelle 5 entstehende Ladung wird durch die Diode 17 kurzgeschlossen, und die bei Entlastung der Zelle 5 in dieser gespeicherte Ladung steht an Klemme 28 zur Zündung zur Verfügung. Wenn die Abschußbeschleunigung nachläßt, entspannt sich die Haltefeder 13, der Beharrungskörper 12 wird nach oben bewegt und gibt nunmehr auch den Zündkapselträger 23 frei, welcher durch die Feder 29 in die Zündlage verschwenkt wird. Hierbei wird der Zündstift 35 mittels des Lappens 36 elektrisch mit der Klemme 31 verbunden. Beim Aufschlag des Geschosses wird durch den Aufschlagschalter die Leitung 30 und damit der Zündstift 35 an Masse gelegt und die Zündkapsel gezündet.When the projectile is fired, the inert body 12 moves against the plate 21, and its lower Arm releases the lever 18. The hammer 8 strikes against the impact plate 4, the charge generated during the loading phase of the piezoelectric cell 5 is short-circuited by the diode 17, and the value stored in the cell 5 when the load is discharged Charge is available at terminal 28 for ignition. When the launch acceleration decreases, The retaining spring 13 relaxes, the inertia body 12 is moved upwards and is now there also free the primer carrier 23, which is pivoted into the firing position by the spring 29. Here the firing pin 35 is electrically connected to the terminal 31 by means of the tab 36. At the serve of the projectile, the line 30 and thus the firing pin 35 is activated by the impact switch connected to ground and ignited the primer.
Wird durch einen Fehler im Aufschlagschalter die Leitung 30 an Masse gelegt, bevor der Zündkapselträger 23 in die Zündlage verschwenkt ist, so ist die piezoelektrische Zelle über Leitung 32, Klemme 33, Zündkapselträger 23, Klemme 28, Leitung 26 kurzgeschlossen. If a fault in the impact switch causes line 30 to be connected to ground before the primer carrier 23 is pivoted into the ignition position, the piezoelectric cell is via line 32, terminal 33, Primer carrier 23, terminal 28, line 26 short-circuited.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist zur Erzeugung der Stoßwelle in der piezoelektrischen Zelle 5 eine mit einer Zündladung versehene Zündkapsel 37 im Zündergehäuse 1 vorgesehen. Das Zündergehäuse 1 ist mit einer Schraubkappe 38 versehen, in welcher eine Zündnadel 39 gelagert ist. Die Zündnadel 39 stützt sich gegen eine Tellerfeder 40 ab und ist durch einen Führungskörper 41 zentriert.In the embodiment according to FIG. 5 is to generate the shock wave in the piezoelectric Cell 5, an ignition cap 37 provided with an ignition charge is provided in the igniter housing 1. The detonator housing 1 is provided with a screw cap 38 in which an ignition needle 39 is mounted. The ignition needle 39 is supported against a plate spring 40 and is centered by a guide body 41.
Beim Abschuß sticht die Zündnadel 39 die Zündkapsel 37 an, wodurch diese gezündet wird. Durch einen Kanal 42 wird die hierbei auftretende Druckbzw. Knallwelle der Prallplatte 4 zugeleitet, wodurch die piezoelektrische Zelle 5 mit einer Stoßwelle beaufschlagt wird.When firing, the firing needle 39 pierces the primer 37, causing it to be ignited. By a channel 42 is the occurring pressure or. Bang wave fed to the baffle plate 4, whereby the piezoelectric cell 5 is acted upon by a shock wave.
Damit die Stoßwelle möglichst ungedämpft in die piezoelektrische Zelle 5 gelangt und an der Trennstelle zwischen Prallplatte 4 und Zelle 5 keine Reflexionen entstehen, ist es bei allen Ausführungsformen vorteilhaft, das Material für die Prallplatte 4 so zu wählen, daß sein Schallwiderstand annähernd gleich dem Schallwiderstand der piezoelektrischen Zelle 5 ist.So that the shock wave reaches the piezoelectric cell 5 and at the point of separation as undamped as possible There are no reflections between the baffle plate 4 and the cell 5 in all embodiments advantageous to choose the material for the baffle plate 4 so that its sound resistance is approximately is equal to the acoustic resistance of the piezoelectric cell 5.
Claims (11)
Deutsches Patent Nr. 1160 338.Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1160 338.
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