DE1446951C1

DE1446951C1 - Piezoelectric ignition element for explosive devices, detonators or the like, in particular for shaped charge mines

Info

Publication number: DE1446951C1
Application number: DE1964D0044218
Authority: DE
Inventors: Franz Dr-Ing Becker
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1964-04-21
Filing date: 1964-04-21
Publication date: 1973-03-22
Also published as: FR1605163A; NL6504183A; GB1306671A

Description

Es ist bekannt, den piezoelektrischen Effekt von Kristallen oder Kristallkombinationen, z. B. aus Bariumtitanat, für Zünder von Geschossen und Minen oder auch für andere Zwecke auszunutzen, wobei eine piezoelektrische Zelle als Energiequelle für ein elektrisches Zündmittel dient. Allen auf diesem Prinzip beruhenden bekannten Lösungen haftet vor allem der Nachteil an, daß sie sich wegen der Erfordernis metallischer Zuleitungen vom Piezokörper zum Zündmittel bei Einrichtungen, die nicht ortbar sein sollen, nicht verwenden lassen.It is known to use the piezoelectric effect of crystals or crystal combinations, e.g. B. off Barium titanate, to be used for detonators of projectiles and mines or for other purposes, wherein a piezoelectric cell serves as an energy source for an electrical ignition means. All open Known solutions based on this principle have, above all, the disadvantage that they are because of the requirement of metallic leads from the piezo body to the ignition means for devices that do not should be locatable, do not allow them to be used.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen, d. h. den piezoelektrischen Effekt auch da nutzbar zu machen, wo eine Nichtortbarkeit verlangt ist. Ausgehend von der Überlegung, daß bei einem Piezokörper zur Bildung elektrischer Ladungen auf zwei einander entgegengesetzt angeordnete Seiten bzw. Flächen ein Druck ausgeübt werden muß, wobei der auf die eine Seite wirkende Druck selbstverständlieh auch die Reaktionskraft eines festen Widerlagers sein kann, und daß die zwei zur Bildung der elektrischen Ladung zu drückenden Flächen des Piezokörpers bekanntlich mittels eines beispielsweise aufgedampften dünnen Metallbelages oder eines ebenfalls nur dünnen Graphitbelages leitend gemacht sind, wurde gefunden, daß sich das erfindungsgemäße Problem dadurch lösen läßt, daß der Piezokörper nach Art eines Spalt- oder Funkenzünders ausgebildet wird, indem an einer Stelle des Piezokörpers der Metall- oder Graphitbelag, mit einer Unterbrechung durch einen schmalen Spalt, von der einen zur anderen Fläche fortgeführt und der Spalt mit einem vorzugsweise aufgepreßten Zündsatz überbrückt wird.The object of the invention is to obviate this disadvantage, i. H. the piezoelectric effect too to make it usable wherever non-locatability is required. Based on the idea that with a piezo body for the formation of electrical charges on two opposing sides or surfaces a pressure must be exerted, the pressure acting on one side of course can also be the reaction force of a fixed abutment, and that the two form the electrical Charge to be pressed surfaces of the piezo body is known by means of, for example, vapor-deposited made conductive thin metal coating or a likewise only thin graphite coating are, it has been found that the problem according to the invention can be solved in that the piezo body is designed in the manner of a gap or spark igniter by the Metal or graphite coating, with an interruption by a narrow gap, from one to the other Area continued and the gap is bridged with a preferably pressed-on primer.

Da es sich bei der leitend gemachten Oberfläche eines solchen Piezokörpers nur um eine verhältnismäßig kleine Fläche handelt und der leitende Belag auch nur einen hauchdünnen Film bildet, erhält man auf diese Weise ein mit den bekannten Suchgeräten nachweisbar nicht ortbares elektrisches Zündmittel, und zwar auch dann, wenn als Belagmaterial Metall verwendet wird. Es ist dabei natürlich klar, daß ein solches Zündmittel, das sich übrigens leicht zu einer autoelektrischen Zünd- oder gar Sprengkapsel ausbauen läßt, nicht nur in Verbindung mit solchen Einrichtungen angewendet werden kann, bei denen eine Nichtortbarkeit verlangt wird, sondern selbstverständlich auch bei jeder anderen Einrichtung, sofern bei dieser die Auslösung einer Zündung durch Druck erfolgen soll, also beispielsweise auch bei Zündern für metallische Minen und Geschosse, wobei sich infolge eines überaus einfachen Aufbaues und auch leichten Einbaues ebenfalls erhebliche Vorteile erzielen lassen.Since the conductive surface of such a piezo body is only a relatively small area and the conductive coating only forms a very thin film, you get in this way an electrical ignition device that cannot be detected with the known search devices, even if metal is used as the covering material. It is of course clear that such an ignition device, which, by the way, easily turns into an auto-electric detonator or even detonator can be expanded, not only in connection with such facilities can be used in which a non-locability is required, but of course also for any other facility, provided that the triggering of an ignition by pressure is to take place with this, so for example also with Fuzes for metallic mines and projectiles, whereby due to an extremely simple structure and even easy installation can also achieve considerable advantages.

Da das erfindungsgemäße Zündmittel nur dann anspricht, wenn der Piezokörper gleichzeitig von zwei Seiten her gedrückt wird, läßt es sich mit besonderem Vorteil bei solchen Einrichtungen anwenden, bei denen eine Zündung nur dann ausgelöst werden soll, wenn dazu gleichzeitig von zwei voneinander getrennten Stellen aus das Kommando gegeben wird. Eine solche Aufgabenstellung kann beispielsweise beim Einsatz von Hohlladungsminen gegeben sein, mit dem Ziel, daß ein etwa durch ein Feld solcher Minen fahrender Panzer immer nur dann eine Mine zur Auslösung bringt, wenn diese sich zwischen den beiden Panzerketten, also unmittelbar unter dem Panzer befindet.Since the ignition means according to the invention only responds when the piezo body is simultaneously from is pressed two sides, it can be used with particular advantage in such facilities, where an ignition should only be triggered if two of each other at the same time separate places from the command is given. Such a task can be given, for example, with the use of shaped charge mines, with the aim that a roughly through a Field of such mines driving tanks only triggers a mine when it is located between the two tank tracks, i.e. directly under the tank.

Diese Aufgabe wird in bekannter Weise bisher dadurch gelöst, daß von den Minen ausgehend zwei seitliche Arme, beispielsweise Druckschläuche, ausgelegt werden, die so miteinander auf ein im Minengehäuse angeordnetes Summationsgetriebe arbeiten, daß durch dieses eine Zündung der Mine nur dann bewerkstelligt wird, wenn die Panzerketten beide Arme treffen, wogegen jeder Arm für sich durch eine oder auch durch beide Panzerketten beliebig oft überfahren werden kann, ohne daß es dabei zur Zündung der Mine kommt.This object is achieved in a known manner in that starting from the mines two Lateral arms, for example pressure hoses, are designed, which are connected to one another in the mine housing arranged summation gear work that only then an ignition of the mine through this is accomplished when the curb chains hit both arms, whereas each arm goes through for itself one or both armored chains can be run over as often as required without causing The mine is ignited.

In ebenfalls bekannter Weise kann diese Aufgabe beispielsweise aber auch dadurch gelöst werden, daß an den beiden seitlichen Armen elektrische Kontakte vorgesehen werden, die unter sich in einer entsprechenden Weise miteinander verbunden sind. Sofern eine Nichtortbarkeit der Minen verlangt ist, kommt eine solche Lösung wegen der dazu erforderlichen metallischen Zuleitungen usw. jedoch nicht in Betracht.In a likewise known manner, this object can, for example, also be achieved in that on the two side arms electrical contacts are provided, which are in a corresponding Way are interconnected. If the mines cannot be located, However, such a solution does not come because of the metal leads etc. required for this into consideration.

Demgegenüber läßt sich durch Anwendung des erfindungsgemäßen Zündelementes nicht nur eine sehr einfache, sondern auch völlig metallfreie bzw. eine nicht ortbare Anordnung und Einrichtung erzielen, wobei man es durch entsprechende Ausbildung des Zündelementes, insbesondere durch entsprechende Festlegung dessen Größe, der Spaltbreite und der Menge des den Spalt überbrückenden Zündstoffes auch in einfacher Weise in der Hand hat, die zur Auslösung der Zündung erforderliche Druckenergie in der gewünschten Weise festzulegen. Dabei ergibt sich vor allem auch der Vorteil, daß das Zündmittel nur wirksam werden kann, wenn die vorgesehene Druckenergie in voller Höhe gleichzeitig auf beiden Seiten des Piezokörpers aufgebracht wird, so daß sich für den Fall, daß der eine der beiden seitlichen Arme durch die Kette eines Panzers, der andere Arm dagegen etwa durch einen im Schütze dieses Panzers vorgehenden Infanteristen getroffen wird, eine unerwünschte Zündung durch Festlegung einer entsprechend großen erforderlichen Mindestdruckenergie leicht verhindern läßt. In welcher Weise der Druck auf den Piezokörper aufgebracht wird,In contrast, by using the ignition element according to the invention, not only one very simple, but also completely metal-free or non-locatable arrangement and facility achieve, whereby it can be achieved by appropriate training of the ignition element, in particular by appropriate Determination of its size, the width of the gap and the amount of igniter bridging the gap also easily has in hand the pressure energy required to trigger the ignition set in the way you want. The main advantage here is that the Ignition means can only be effective if the intended pressure energy is in full at the same time is applied to both sides of the piezo body, so that in the event that one of the two side arms through the chain of a tank, the other arm on the other hand through a gunner Infantrymen in front of this tank were hit by an unwanted detonation by laying down can easily prevent a correspondingly large required minimum pressure energy. In which way the pressure is applied to the piezo body,

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ist dabei an sich gleichgültig, wesentlich ist lediglich, einer Nadel od. dgl., wobei gemäß F i g. 2, die inis in and of itself irrelevant, the only thing that matters is a needle or the like, whereby according to FIG. 2 that are in

daß sich diese Maßnahme metallos realisieren läßt, wiederum vergrößertem Maßstab eine Draufsicht aufthat this measure can be implemented without metal, again on an enlarged scale a plan view

was beispielsweise auf hydraulischem oder etwa auch die Fläche 5 des ohne den den Spalt 4 überbrücken-what, for example, on hydraulic or about the surface 5 of the bridge without the gap 4

auf rein mechanischem Wege ohne weiteres mög- den Zündsatz gezeigten Piezokörpers darstellt, die Hch ist. 5 beiden Pole durch den zwischen den beiden Flächenrepresents the piezo body shown in a purely mechanical way without further ado, the H is. 5 two poles through the one between the two surfaces

Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Aus- 2 und 3 fortgeführten leitenden Belag längs desThe invention is in the drawing in two Aus 2 and 3 continued conductive coating along the

führungsbeispielen dargestellt und wird an Hand Spaltes 4 etwa mittels sehr schmaler Stege 10 (rechterexamples of management and is shown on the basis of gap 4, for example by means of very narrow webs 10 (right

dieses im folgenden noch erläutert. Es zeigt Teil der F i g. 2) bzw. kleinster Spitzen 9 (linker Teilthis is explained in the following. It shows part of FIG. 2) or smallest tips 9 (left part

Fig. 1 das piezoelektrische Zündelement in per- der Fig. 2) miteinander verbunden sind, so daß es spektivischer Ansicht und io beim Ausgleich der Ladung an diesen Stellen zu1, the piezoelectric ignition element in FIG. 2) are connected to one another, so that it perspective view and OK when balancing the charge at these points

F i g. 2 eine Variante betreffend die Ausgestaltung einer starken Erhitzung oder bei Verwendung einesF i g. 2 shows a variant relating to the design of strong heating or when using a

des Spaltes zwischen den leitenden Belägen des Metallbelages zu einer Art Schmelzvorgang kommt.the gap between the conductive coatings of the metal coating leads to a kind of melting process.

Elements. In extremen Fällen kann sogar eine explosionsartigeElements. In extreme cases it can even be explosive

Der in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab dargestellte Verdampfung des Metallbelages erreicht werden, epipetische Piezokörper 1 ist an seinen beiden ent- 15 wodurch sich eine noch spontanere Auslösung der gegengesetzten Seiten bzw. Flächen 2 und 3 mittels Zündung ergibt. Andererseits hat man es natürlich ernes vorzugsweise aufgedampften sehr dünnen auch in der Hand, einen verhältnismäßig breiten Spalt Metallbelages oder mittels eines ebenfalls sehr auszubilden und diesen mittels eines in bekannter dünnen Graphitbelages leitend gemacht. Dieser Belag Weise etwa durch einen Zusatz an kolloidalem ist, nur durch den schmalen Spalt 4 unterbrochen, 20 Graphit halbleitend gemachten Zündsatzes zu überüber die eine Schmalseite 5 des Körpers weiter- brücken, der dann beim Ausgleich der Ladung ebengeführt. Längs des Spaltes 4 ist, diesen überbrückend, falls sicher gezündet wird.The in F i g. 1, shown on an enlarged scale, evaporation of the metal coating can be achieved, epipetic piezo body 1 is on both of them, which results in an even more spontaneous triggering of the opposite sides or surfaces 2 and 3 results by means of ignition. On the other hand, of course, you have it Ernes, preferably vapor-deposited, very thin, also in the hand, a comparatively wide gap Metal covering or by means of a likewise very train and this by means of a known made conductive with a thin graphite coating. This topping can be achieved by adding colloidal ingredients is, interrupted only by the narrow gap 4, 20 graphite made semiconducting primer to over bridge one narrow side 5 of the body, which is then leveled when the load is balanced. Is along the gap 4, this bridging, if it is safely ignited.

der Zündsatz 6 aufgebracht, der in bekannter Weise Die gezeigte Form des Piezokörpers 1 ist. selbstaus Silberazid, Azotetrazolblei, Bleipikraten od. dgl. verständlich ebensowenig eine notwendige Vorausbestehen kann. 25 setzung für die Fimktionstüchtigkeit und Wirksam-the primer 6 is applied, which is the shape of the piezo body 1 shown in a known manner. Even from silver azide, azotetrazole lead, lead picrates or the like understandably just as little a necessary pre-existence can exist. 25 setting for functional ability and effective

Werden die Flächen 2 und 3 in Richtung der keit des erfindungsgemäßen Zündmittels wie etwa dieAre the surfaces 2 and 3 in the direction of the speed of the ignition means according to the invention such as the

Pfeile 7 und 8 mit einem Druck entsprechender Höhe Parallelität der Flächen 2 und 3. Letztere könntenArrows 7 and 8 with a print of a corresponding height parallelism of surfaces 2 and 3. The latter could

beaufschlagt, so bildet sich an diesen Flächen eine beispielsweise auch gewölbt und/oder zueinanderwhen applied, a curved shape is formed on these surfaces, for example, and / or to one another

entsprechende elektrische Ladung, die sich über den geneigt sein. Ebenso könnte auch die Schmalseite Scorresponding electrical charge that is inclined over the. Likewise, the narrow side S

Spalt 4 und den Zündsatz 6 hinweg ausgleichen kann, 30 in Form einer näpfchenartigen Vertiefung ausgebildetGap 4 and the primer 6 can compensate away, 30 in the form of a cup-like depression

wobei die Zündung erfolgt. Diese kann je nach Größe sein, wobei der den Spalt 4 bedeckende Zündsatzignition takes place. This can be, depending on the size, the priming charge covering the gap 4

der erzielbaren elektrischen Ladung und der Spalt- dann in diese Vertiefung eingepreßt werden kann,the achievable electrical charge and the gap can then be pressed into this recess,

breite durch einen zwischen den beiden Polen über- so daß damit eine autoelektrische Zündkapsel erzieltwidth through one between the two poles so that an auto-electric detonator is achieved

springenden Funken oder auch nur durch eine ent- wäre. Durch Aufpressen einer weiteren Ladung,jumping sparks or even just by one. By pressing on another charge,

sprechend starke Erhitzung längs des Spaltes aus- 35 beispielsweise einer Verstärkerladung, könnte dieseSignificantly strong heating along the gap from a booster charge, for example, could this

gelöst werden. Unter Umständen genügt als Spalt Zündkapsel leicht auch zu einer autoelektrischenbe solved. Under certain circumstances, the gap primer is easily sufficient for an auto-electric one

schon die Ausbildung eines feinen Risses mittels Sprengkapsel ausgebildet werden.even the formation of a fine crack can be formed by means of a detonator.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Piezoelectric ignition element, preferably in epipetic form, for explosive devices, Detonator or the like, in particular for shaped charge mines, with a piezo body made of barium titanate od. The like. That locally with metal or graphite coatings applied to opposite sides is made electrically conductive, characterized in that the two conductive Coverings on the opposite sides (2 and 3) are continued over a third side (5), so that the two electrically conductive zones of the piezo body (1) only through a narrow one Gap (4) are separated from each other, and that the gap (4) with a preferably pressed Primer (6) is covered.

2. ignition element according to claim 1, characterized in that the two electrically conductive Zones (2 and 3) at the gap (4) by means of pointed or narrow web-like serrations (9, 10) are in contact with each other.