DE1235205B

DE1235205B - Elektrischer Brueckenzuender

Info

Publication number: DE1235205B
Application number: DET23979A
Authority: DE
Inventors: Samuel Zeman
Original assignee: Thiokol Corp
Current assignee: ATK Launch Systems LLC
Priority date: 1962-05-10
Filing date: 1963-05-10
Publication date: 1967-02-23
Also published as: GB972664A; BE632157A; CH439051A; NL133269C; NL292575A; US3134329A; SE321431B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W/77W<m PATENTAMT Int. CL:

Cö6c

PATENTSCHRIFT

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Deutsche Kl.: 78 e - 3

1 235 205
T23979VIb/78e
10. Mai 1963
23. Februar 1967
14. September 1967

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Elektrische Brückenzünder mit explodierendem Brückendraht werden besonders zur Zündung fester Treibstoff ladungen von Raketen häufig verwendet, da mit ihnen eine unbeabsichtigte Auslösung wirksam verhindert werden kann. Dabei müssen dem Brückendraht sehr hohe elektrische Energiewerte (20 000 000 erg) in sehr kurzer Zeit (weniger als 4 Mikrosekunden) zugeführt werden, damit er das charakteristische Hochtemperatur- und Hochdruck-Stoßwellenphänomen hervorruft, welches als Brückendraht-Explosion bekannt ist. Die Energie dieser »Explosion« wird der pyrotechnischen Ladung zugeführt und verursacht deren Zündung. Unbeabsichtigte Zuführung von weniger intensiver oder weniger konzentrierter Energie an den Brückendräht wird normalerweise keine »Explosion« des Brückendrahtes und damit auch keine Betätigung des Zünders hervorrufen. Die pyrotechnischen Mischungen sind im übrigen solcher Art, daß sie sich normalerweise nicht entzünden, wenn der Brückendraht von relativ schwachem Strom erwärmt wird, unabhängig davon, ob dieser Strom direkt zugeführt oder von einer fremden elektrischen Energiequelle induziert wird.

Obwohl in jüngerer Zeit entwickelte, von einem explodierenden Brückendraht ausgelöste elektrische Brückenzünder gegen unbeabsichtigte Betätigung besseren Schutz gewähren als vorbekannte Zünder, können diese dennoch unter gewissen Umständen unbeabsichtigt ausgelöst werden. Wenn sie nämlich elektrischen Energiemengen ausgesetzt werden, welche etwas kleiner sind als die zum »Explodieren« des Brückendrahtes notwendige Energie, kann der Brückendraht zur Weißglut oder bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt werden und dadurch unbeabsichtigterweise die Zündung betätigen. Der Brückendraht kann des weiteren langer elektrischer Erwärmung ausgesetzt werden und, auch ohne bis zur Weißglut erhitzt zu werden, die Temperatur der pyrotechnischen Ladung so weit erhöhen, daß Selbstzündung eintritt.

Es können konstruktive Änderungen oder solche der chemischen Zusammensetzung vorgenommen werden, um diese Probleme zu beseitigen; es zeigt sich jedoch, daß, je verläßlicher ein EBD-Zünder gegen unbeabsichtigte Auslösung gemacht wird, desto unverläßlicher für beabsichtigte Auslösungen werden kann. Außerdem kann die Zeitverzögerung, d. h. die Zeitspanne bis zum vollen Zünden der pyrotechnischen Ladung nach Auslösung, beträchtlich beeinflußt werden. Trotz dieser Schwierigkeiten besteht ständig die Forderung nach elektrischen Elektrischer Brückenzünder

Patentiert für:

Thiokol Chemical Corporation,
Bristol, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. H.-H. Willrath, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hildastr. 18

Als Erfinder benannt:

Samuel Zeman, Huntsville, Ala. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1962 (193 729) - -

Brückenzündern mit erhöhter Sicherheit gegen unbeabsichtigte Auslösung ohne Verlängerung der Zeitverzögerung.

Derartige elektrische Brückenzünder mit explodierendem Brückendraht, die diesen Anforderungen genügen, d. h. besseren Schutz gegen unbeabsichtigte Auslösung bei gleichzeitig unverändert kurzer Auslösezeit gewähren, erhält man nach der vorliegenden Erfindung. Diese elektrischen Brückenzünder mit explodierendem Brückendraht, insbesondere zur Zündung von Raketentreibsätzen, nach der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß der gegebenenfalls in an sich bekannter Weise durch einen Luftraum und eine zerstörbare Metallfolie vom Zündsatz getrennte Hochenergiebrückendraht mit einem Gemisch aus 40 bis 70% eines Sekundärsprengstoffes mit einer Korngröße von etwa 44 μ und kleiner und bis 60% eines wasserlöslichen anorganischen Silikatbinders überzogen ist.

Vorzugsweise besteht der Sekundärsprengstoff aus Pentaerythrit-tetranitrat oder Cyclotrimethylen-trinitramin und der Silikatbinder aus Kalium- oder Natriumsilikat.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines elektrischen Brückenzünders nach der Erfindung, teilweise im Aufriß. Ein solcher Zünder besteht aus einem Bauteil 1, gewöhnlich aus Metall, mit zwei voneinander und dem Zündermantel durch Isolator 3 elektrisch isolierten Elektroden 2 zum Anschluß mit-

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tels einer passenden, nicht abgebildeten Steckbuchse. Der Isolator 3 besteht aus Glas, Kunststoff oder ähnlichem Isoliermaterial. Zusätzlich kann ein elektrischer Isolator 4 verwendet werden.

Die beiden Elektroden 2 sind innerhalb der Zündladung durch einen Brückendraht 5, meistens aus Edelmetall oder einer Edelmetallegierung, überbrückt. Ein Belag 6, welcher aus einer Mischung nach der Erfindung besteht, ist auf dem Brückendraht 5 aufgetragen und bedeckt diesen vollkommen.

Eine dünne zerreißbare Membran 7 aus 0,025 bis 0,05 mm dickem Blei wird durch ein elektrisch isolierendes Distanzstück 8 in einer gewissen Entfernung vom Brückendraht 5 gehalten. Ein Haltestück 9, z. B. aus Metall, verankert die Membran 7 und das Distanzstück 8. Die Membran 7 kann auf der vom Brückendraht 5 abgewandten Seite mit irgendeiner schnell brennenden pyrotechnischen Mischung 10/ deren Zusammensetzung dem Fachmann bekannt ist, überzogen werden. Eine pyrotechnische Hauptladung 11 ist über der Membran 7 gelagert; diese kann von irgendeiner bekannten Art sein, oder sie kann, wie in der deutschen Auslegeschrift 1184 686 beschrieben, zusammengesetzt sein. Ein Verschluß 12, gewöhnlich aus dünnem Blech, hält die Hauptladung 77 fest und schließt sie ab.

Die nach der Erfindung verwendeten Mischungen, welche als Belag 6 auf dem Brückendraht 5 aufgetragen sind, bestehen aus Teilchen in der Größenordnung von 44 Mikron oder kleiner eines Sekundärsprengstoffes, z. B. Pentaerythrit-tetranitrat (PETN) mit in Wasser löslichem anorganischem Alkalisilikat als Bindemittel. Aufgabe der Silikatmischung ist es hauptsächlich, die Teilchen des Sekundärsprengmittels zusammenzuhalten und die Mischung an den Brückendraht 5 und Isolator 3 zu binden. Die Silikatmischung wirkt des weiteren als Verdünnungs- oder Entaktivierungsmittel auf den Sekundärsprengstoff und verhindert somit, daß dieser bei Auslösung mit hoher Ausbreitungsgeschwindigkeit detoniert.

Eine bevorzugte Mischung, welche zur Verwendung mit elektrischen Brückenzündern nach der Abbildung als geeignet befunden wurde, besteht aus 30 Gewichtsteilen gereinigtem PETN, Korngröße feiner als 325 Maschen (USA.-Siebskala), mit 70 Gewichtsteilen einer wäßrigen Natriumsilikatlösung. Diese Silikatlösung zeigt an der Senkspindel 40° Baume, hat ein Raumgewicht von 1,38 g/cm³ und ein Verhältnis von Na₂O zu SiO₂ von 1:3,25. Diese Mischung wird in der gewünschten Dicke auf Brückendraht 5 und Isolator 3 aufgetragen, und die teilweise zusammengebaute Zündladung wird dann in einem Ofen erwärmt, um das Wasser auszutreiben. Die fertige Masse hat nach Verdampfen des Wassers der Trockensubstanz 50% PETN und 50% Natriumsilikat.

In der Praxis kann das Verhältnis vom Silikatbindemittel zum sekundären Sprengstoff so bemessen werden, daß das günstigste Verhältnis zwischen den mechanischen Eigenschaften für größte Adhäsion und Festigkeit mit dem chemischen Verhalten für schnelle Reaktion gefunden wird.

Ein bevorzugter Silikatbinder besteht aus Natriumsilikat (Wasserglas) von der Formel Na₂O ■ (SiO₂)_x, worin χ ungefähr 3 ist. Andere Namen und Formeln für den Hauptmischungsbestandteil des Silikatbindemittels sind: Natriumtetrasilikat, Na₂Si₄O₉ oder Na₂Si₄O₉-XH₂O. Der Silikatbinder kann aber auch aus anderen wasserlöslichen Silikaten zusammengesetzt sein oder solche enthalten, z. B. Natriummetasilikat Na₂SiO₃ oder Kaliumdisilikat K₀Si₂O₅.

Die Überzugsmischungen nach der Erfindung erfüllen mehrere Funktionen. Sie wirken als elektrisch und thermische Isolatoren, als Wärmeaufnehmer und als Kühler, um örtliche Überhitzung bei unbeabsichtigtem Fluß von elektrischer Energie durch den Brückendraht zu vermeiden. Wenn der Brückendraht durch absichtliche Betätigung »explodiert«, trägt ferner der Belag zu der ausgelösten

zo »Explosionsenergie« bei, welche die Membran zerstört und die pyrotechnische Ladung entzündet.

Wenn man nicht überzogene Brückendrähte in einer der in der Zeichnung gezeigten Zündladung verwendet, lösen sie oft nicht genug Energie aus, um die Membran zu zerstören und die pyrotechnische Ladung zu entzünden. Wird die Dicke der Membran verringert oder wird sie dem Brückendraht näher angebracht, so kann die Zündladung in unbeabsichtigter Weise betätigt werden, falls der Brückendraht bei Durchfluß von genug elektrischer Energie Weißglut erreichen oder schmelzen sollte. In Zündladungen, welche keine Membran enthalten, ist eine unbeabsichtigte Betätigung noch eher möglich. Explodierende Brückenzünder, die Brückendrähte mit Uberzugsmassen nach der Erfindung verwenden, haben Sicherheits- und Bewährungsprüfungen erfolgreich bestanden, bei weichen Zündladungen mit unbedeckten Brückendrähten versagt haben. Im besonderen ist die Verzögerungszeit von Zündladungen mit bedeckten Brückendrähten oft eine ganze Größenordnung kleiner als die von Zündladungen, deren Brückendrähte unbedeckt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Brückenzünder mit explodierendem Brückendraht, insbesondere zur Zündung von Raketentreibsätzen, dadurch gekennzeichnet, daß der gegebenenfalls in an sich bekannter Weise durch einen Luftraum und eine zerstörbare Metallfolie vom Zündsatz getrennte Hochenergiebrückendraht mit einem Gemisch aus 40 bis 70% eines Sekundärsprengstoffes mit einer Korngröße von etwa 44 μ und kleiner und 30 bis 60% eines wasserlöslichen anorganischen Silikatbinders überzogen ist.

2. Elektrischer Brückendraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärsprengstoff Pentaerythrit-tetranitrat oder Cyclotrimethylentrinitramin und der Silikatbinder ein Kalium- oder Natriumsilikat ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen