DE1215555B - Piezoelektrischer Stromerzeuger zum Einbau in ein Geschoss als Zuenderelement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F42c

Deutsche Kl.: 72i-6

Nummer: 1215 555

Aktenzeichen: V26830Ic/72i

Anmeldetag: 24. September 1964

Auslegetag: 28. April 1966

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Stromerzeuger mit einem piezoelektrischen Element zum Einbau in ein Geschoß als Zünderelement in der Weise, daß beim Aufschlag des Geschosses das piezoelektrische Element einem Druck ausgesetzt wird.

Bekanntlich reicht bei derartigen piezoelektrischen Stromerzeugern das bloße Ausüben einer Druckkraft, selbst wenn sie verhältnismäßig groß ist, auf das piezoelektrische Element nicht aus, um eine piezoelektrische Wirkung auszulösen, wenn nicht das Element eine Deformierung erfährt, damit der erforderliche Strom erzeugt wird. Andererseits treten beim Auftreffen der Geschosse mit großer Geschwindigkeit sich im piezoelektrischen Element fortpflanzende Druckwellen auf, wodurch das Element häufig bereits zerfällt, bevor die für die Stromerzeugung notwendige Verformung des Elementes erreicht wird. Bei Verwendung piezoelektrischer Stromerzeuger in Geschossen ist es daher erforderlich, ohne die Aufschlaggeschwindigkeit des Geschosses zu erniedrigen, die beim Aufschlag des Geschosses auf das piezoelektriche Element vorzeitig einwirkende Druckwirkung zu dämpfen, so daß das Element unbeschädigt bleibt und dennoch eine derartige Verformung erfährt, daß die erforderliche Stromerzeugung erreicht wird.

Vorgeschlagen ist ferner ein elektrischer Zünder, welcher einen piezoelektrischen Zündspannungsgenerator aufweist, in dem bei Druck- oder Biegebelastung eine Ladung erzeugt wird und dem ferner Mittel zugeordnet sind, um die Druck- oder Biegebelastung aufrechtzuerhalten. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist zwischen dem die Druck- oder Biegebelastung ausübenden Glied und der bei Druck oder Biegung eine elektrische Ladung erhaltenden piezoelektrischen Platte ein unter Druck verformbarer Körper vorgesehen, der sich bei der Verformung in einem ihn führenden bzw. aufnehmenden Hohlraum verhakt. Dieser Stromerzeuger bzw. sein piezoelektrisches Element wird also bereits vor dem Aufschlag des Geschosses, und zwar beispielsweise im Augenblick des Abschusses, einem Druck unterworfen, der aufrechterhalten wird, so daß die Gefahr besteht, daß das piezoelektrische Element zerstört wird, bevor es die zur Stromerzeugung erforderliche Deformation erfährt.

Bekannt ist ferner eine Zündvorrichtung für Hohlladungsgeschosse, deren Stoßkopf einen piezoelektrischen Zünder aufweist, wobei der Zünder stirnseitig ein Stoßstück aufweist, welches auf einem Linsenkopf beweglich aufruht, der wiederum dem piezoelektrischen Element anliegt, welches seinerseits unter Abstützung auf einem elastischen Polster

Piezoelektrischer Stromerzeuger zum Einbau
in ein Geschoß als Zünderelement

Anmelder:

Contigea, Societe Anonyme, Brüssel .

Vertreter:

Dr. W. Andrejewski, Patentanwalt,

Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:
Jean Vilbajo, Brüssel

Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 30. September 1963 (637 974),
vom 31. August 1964 (2405)

winkelbeweglich gelagert ist. Hier ist zwischen dem Stoßstück und dem Linsenkopf gleichsam ein Kugelgelenk verwirklicht, so daß unabhängig vom Aufschlagwinkel des Geschosses die Zündung erfolgen kann. Eine Verzögerung der auf das piezoelektrische Element vorzeitig ausgeübten Druckwirkung wird auch bei dieser bekannten Konstruktion nicht erreicht.

Bei einem anderen bekannten piezoelektrischen Stromerzeuger ist das piezoelektrische Element in der Wandung einer Hohlkugel angeordnet, weist einerseits unter Zwischenschaltung eines Schirmpuffers einen Zündkopf auf, und liegt andererseits gegen eine in der Hohlkugel vorgesehene weitere Kugel an. Wenn bei dieser bekannten Ausführungsform der Schirmpuffer auch dazu beiträgt, die beim Auftreffen des Geschosses auftretende Druckwelle teilweise zu dämpfen, so bleibt dennoch infolge des engen Kontaktes zwischen dem Zündkopf, dem Schirmpuffer " und dem piezoelektrischen Element unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Schirmpuffer sich nur ungenügend ausdehnen kann, die vorzeitige Übertragung der Druckwirkung auf das piezoelektrische Element erhalten, so daß auch in diesem Falle mit der frühen Zerstörung des Elementes gerechnet werden muß.
Es ist auch schon bekannt, piezoelektrische Stromerzeuger mit einer elastischen Kappe zu versehen oder in die Kappe eine Feder einzusetzen; jedoch haben derartige Maßnahmen bisher nicht befriedigt.

609 560/5S

3 4

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfin-

einen piezoelektrischen Stromerzeuger zum Einbau dungsgemäßen piezoelektrischen Stromerzeuger in

in ein Geschoß eine Anordnung zu schaffen, durch Ruhestellung und

welche die beim Aufschlag des Geschosses auf das F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch den Gegenstand

piezoelektrische Element geübte Druckwirkung aus- 5 nach F i g. 1, wobei jedoch das piezoelektrische EIe-

reichend verzögert wird. ment infolge des Aufschlags in die Arbeitsstellung

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem piezo- versetzt ist.

elektrischen Stromerzeuger der eingangs beschriebe- Der dargestellte piezoelektrische Stromerzeuger nen Art dadurch, daß vor dem piezoelektrischen dient zum Einbau in ein Geschoß und ist mit einem Element im allseitig geschlossenen Innenraum eines io piezoelektrischen Element 3 versehen, welches beim sich beim Aufschlag des Geschosses nach rückwärts Aufschlag des Geschosses einem Druck ausgesetzt verschiebenden napfartigen Körpers mit steifen Wan- wird. Dazu ist vor dem piezoelektrischen Element 3 düngen ein bekannter Schirmpuffer angeordnet und im allseitig geschlossenen Innenraum 7 eines sich dessen Volumen etwas kleiner als das Volumen des beim Aufschlag des Geschosses nach rückwärts ver-Innenraumes ist. Diese Maßnahme der Erfindung hat 15 schiebenden napfartigen Körpers 2 mit steifen Wanzur Folge, daß unter Beibehaltung hoher Aufschlag- düngen ein Schirmpuffer 1 angeordnet, dessen geschwindigkeiten des Geschosses im piezoelek- Volumen etwas kleiner als das Volumen des Innentrischen Element die für die Stromerzeugung not- raumes 7 ist. Dadurch entsteht zwischen dem Schirmwendige Deformation erzielt wird, jedoch die durch puffer 1 und dem als Zündernase ausgebildeten napfden Aufschlag hervorgerufene Druckwelle, ohne das 20 artigen Körper 2 bzw. in dem Innenraum 7 ein freier Element zu zerstören, von dem Schirmpuffer weit- Zwischenraum 8. Der Schirmpuffer 1 sowie das gehend absorbiert wird. Dabei besteht der Schirm- piezoelektrische Element 3 sind über Gleitkolben 4,5 puffer aus einer elastischen Masse, z. B. aus Natur- unter Zwischenschaltung einer Kugel 6 miteinander oder Kunstgummi. verbunden, so daß gleichsam ein Kugelgelenk ver-

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung 25 wirklicht ist und die einwandfreie Betätigung des besteht darin, daß der aus elastischem Werkstoff be- piezoelektrischen Elementes auch bei den verstehende Schirmpuffer eine andere Form als der schiedensten Aufschlagwinkeln des Geschosses er-Innenraum aufweist und dadurch diesen anfangs folgt. Außerdem gewährt dieses Kugelgelenk bei nicht völlig ausfüllt. Es besteht aber auch die Mög- schrägem Aufschlag des Geschosses eine günstige lichkeit, daß der Schirmpuffer wohl die gleiche Form, 3° Verteilung der Kräfte auf die gesamte Angriffsfläche aber kleinere Abmessungen als der Innenraum auf- des piezoelektrischen Elementes 3. Zur Erzeugung des weist und dadurch diesen anfangs nicht vollkommen freien Zwischenraumes 8 kann der aus elastischem ausfüllt. Nach einer weiteren*Ausführungsform emp- Werkstoff bestehende Schirmpuffer 1 eine andere fiehlt die Erfindung, daß der Schirmpuffer die gleiche Form als der Innenraum 7 aufweisen, so daß der Grundform und die gleichen Abmessungen wie der 35 Innenraum 7 vor dem Aufschlag des Geschosses nicht Innenraum aufweist, daß aber der Innenraum Aus- völlig ausgefüllt ist. Es besteht aber auch die Möghöhlungen aufweist, in welche der Schirmpuffer beim lichkeit, was nicht gezeigt ist, daß der Schirmpuffer 1 Aufschlag des Geschosses verformbar ist. Endlich die gleiche Form, aber kleinere Abmessungen aufsieht die Erfindung vor, daß der Innenraum als nach weist als der Innenraum 7 und dadurch diesen anrückwärts offener Hohlraum in der beim Aufschlag 40 fangs nicht vollkommen ausfüllt. Nach einer weiteren sich nach rückwärts verschiebenden starren Zünder- nicht dargestellten Ausführungsform kann der nase ausgebildet ist und hinter dem in ihm angeord- Schirmpuffer 1 die gleiche Grundform und die gleineten elastischen Schirmpuffer von einem Gleitkolben chen Außenabmessungen wie der Innenraum 7 aufverschlossen ist. weisen, wenn nämlich der Innenraum 7 Aushöhlun-

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind 45 gen aufweist, in welche der Schirmpuffer 1 beim Aufim wesentlichen darin zu sehen, daß bei dem er- schlag des Geschosses verformbar ist. Wie insbesonfindungsgemäßen piezoelektrischen Stromerzeuger dere F i g. 2 zeigt, ist der Innenraum 7 als nach rückeine Anordnung getroffen ist, durch welche die beim wärts offener Hohlraum in der beim Aufschlag sich Aufschlag des Geschosses auf das piezoelektrische nach rückwärts verschiebenden starren Zündernase 2 Element ausgeübte Druckwirkung verzögert wird. Da- 50 ausgebildet und hinter dem in ihm angeordneten durch besteht keine Gefahr mehr, daß beim Auf- Schirmpuffer 1 von dem Gleitkolben 4 verschlossen, schlag des Geschosses infolge der dadurch entstehen- Bei dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen Stromden Druckwirkung das piezoelektrische Element erzeuger sind die Abmessungen von Schirmpuffer 1 frühzeitig zerstört wird. Vielmehr wird diese Druck- und Innenraum 7 stets so gewählt, daß der Schirmwirkung durch den Schirmpuffer derart absorbiert, 55 puffer am Aufschlag des Geschosses zwar die Druckdaß dennoch stets der für die Deformation des EIe- Wellenübertragung auf das piezoelektrische Element mentes und damit für die Stromerzeugung erforder- weitgehend unterbindet, jedoch das Angreifen der zur liehe Druck auf das Element übertragen wird, so daß ' Deformation des Elementes erforderlichen Druckmit Sicherheit die Zündung erfolgt. Der einfache Auf- kraft nicht vernichtet. Sobald nämlich der Schirmbau des erfindungsgemäßen Stromerzeugers gestattet 60 puffer 1 den Innenraum 7 vollständig ausfüllt, ist er außerdem mit Vorteil, die einzelnen Elemente wie praktisch nicht mehr weiter kompressibel und überNapf, Schirmpuffer sowie die zwischengeschalteten trägt in diesem Zustand die Druckkraft auf das EIe- und an das piezoelektrische Element angreifenden ment 3. Folglich wirkt auf das piezoelektrische EIe-Ubertragungsglieder so auszubilden, daß für die Zün- ment im Augenblick des Aufschlages nur eine stetig dung optimale Bedingungen geschaffen werden. 65 anwachsende Kraft, die durch die Formänderungs-

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer fähigkeit des Schirmpuffers 1 bestimmt wird, und an-

lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- schließend eine Kraft, die der maximalen Kom-

nung näher erläutert; es zeigt pression des Schirmpuffers 1 entspricht, wonach die

volle Stoßkraft über den komprimierten Schirmpuffer 1 auf das piezoelektrische Element 3 übertragen wird. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die freien Zwischenraumes, die infolge des in dem Innenraum 7 eingeschobenen Schirmpuffers 1 entstehen, mit einem Stoff auszufüllen, der wesentlich leichter zusammendrückbar ist als der Schirmpuffer. Das läßt sich z. B. dadurch erzielen, daß ein Schirmpuffer 1 verwendet wird, der aus mindestens zwei verschiedenen Stoffen zusammengesetzt ist, wovon der eine den eigentlichen Schirmpuffer 1 und der andere den Füllstoff bildet, der eine viel größere Verformbarkeit bzw. Elastizität aus der eigentliche Schirmpuffer 1 aufweist. Auch in diesem Fall wird die beim Aufschlag des Geschosses auf das piezoelektrische Element 3 ausgeübte Druckwirkung in der eingangs beschriebenen vorteilhaften Weise verzögert.

Claims (5)

Patentansprüche: 20

1. Piezoelektrischer Stromerzeuger mit einem piezoelektrischen Element zum Einbau in ein Geschoß als Zünderelement in der Weise, daß beim Aufschlag des Geschosses das piezoelektrische Element einem Druck ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem piezoelektrischen Element (3) im allseitig geschlossenen Innenraum (7) eines sich beim Aufschlag des Geschosses nach rückwärts verschiebenden napfartigen Körpers (2) mit steifen Wandungen ein bekannter Schirmpuffer (1) angeordnet ist und dessen Volumen etwas kleiner als das Volumen des Innenraumes (7) ist.

2. Piezoelektrischer Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus elastischem Werkstoff bestehende Schinnpuffer (1) eine andere Form als der Innenraum (7) aufweist und diesen dadurch anfangs nicht völlig ausfüllt.

3. Piezoelektrischer Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ■Schirmpuffer (1) wohl die gleiche Form, aber kleinere Abmessungen als der Innenraum (7) aufweist und dadurch diesen anfangs nicht vollkommen ausfüllt.

4. Piezoelektrischer Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schinnpuffer (1) die gleiche Grundform und die gleiche Außenabmessung wie der Innenraum (7) aufweist, daß aber der Innenraum (7) Aushöhlungen aufweist, in welche der Schirmpuffer (1) beim Aufschlag des Geschosses verformbar ist.

5. Piezoelektrischer Stromkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (7) als nach rückwärts offener Hohlraum in der beim Aufschlag sich nach rückwärts verschiebenden starren Zündernase (2) ausgebildet ist und hinter dem in ihm angeordneten elastischen Schirmpuffer (1) von einem Gleitkolben (4) verschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1148 914;
USA.-Patentschrift Nr. 3 006 280.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 184 248.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 560/58 4. 66 © Bundesdruckerei Berlin