DE19847242C1 - Elektrisch-mechanische Kupplung für elektrisch initiierbare Munition - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung für elektrisch initiierbare Munition, bestehend aus einem Kontaktkopf mit Kontakten und einem Stecker mit korespondierenden Kontaktstiften, wobei die Kontakte im nicht geladenen Zustand durch eine bewegliche Abschirmung verdeckt sind. Die Abschirmung besteht aus einem zylindrischen Becher aus elektrisch leitfähigem Material, und ist gegen die Kontakte isoliert, über ein Gewindesackloch mit dem Gewindebolzen des Bechers verbunden und weist im Boden Kontaktlöcher auf, die in Zahl und Lage den Kontakten des Kontaktkopfs entsprechen. Eine Rückstellfeder im entlasteten Zustand verdreht den Becher, so daß die Kontaktlöcher gegenüber den Kontakten versetzt sind, Vorsprünge und korrespondierende Ausnehmungen in Becher und Steckergehäuse erlauben nur eine Kupplung in einer Lage.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch-mechanische Kupplung für elektrisch initiier­ bare Munition, welche gegen Einkopplung elektromagnetischer Strahlung gesi­ chert ist.

Bei elektrisch zu zündender Munition besteht immer die Gefahr einer unbeab­ sichtigten Auslösung durch Einkopplung elektromagnetischer Strahlung in die elektrischen Zünd- und Anzündleitungen. Insbesondere im militärischen Anwen­ dungsbereich spielt daher die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV genannt), eine große Rolle. Besondere Bedeutung besitzt die EMV-Problematik bei Munition für Luftfahrzeuge. Mit Einsatz starker Sender für die Kommunikation (D- und E- Band), Navigation (I- und J-Band) und Waffenleitsysteme (D-J-Band) besteht sowohl am Boden wie auch in der Luft ständig die Gefahr der Auslösung der Mu­ nition durch das Einkoppeln elektromagnetischer Strahlung in nicht abgeschirmte Schaltkreise.

Die einfachste Möglichkeit, einen Schaltkreis vor der Einkopplung elektromagne­ tischer Strahlung zu schützen, ist der Einschluß in einen Faradayschen Käfig, d. h. einen allseitig geschlossenen, elektrisch leitfähigen Behälter. Bei elektrisch auszu­ lösender Munition schafft dies allerdings das Problem, daß die Munition nicht permanent geschützt werden kann und beim Laden aus der Faradayschen Um­ hüllung (Munitionscontainer usw.) entnommen werden muß. Gerade bei Munition für optoelektronische Gegenmaßnahmen (Infrarottäuschkörper, Düppel), bei der die Wirkmasse aus einer Hülse ausgestoßen wird oder ein Wirksatz in einem geeigneten Container abbrennt, spielt die EMV-Problematik eine große Rolle. Ein spezieller Munitionstyp bei dem die EMV-Problematik ebenfalls im Vordergrund steht, sind Infrarotstrahler (engl. = Tracking Flares) für geschleppte Luftziele. Diese Infrarotstrahler werden an von Flugzeugen geschleppten Luftzielen befestigt und elektrisch gezündet. Die elektrische Zündung erfolgt dabei vorzugsweise über im Schleppkabel befindliche Zündleitungen. Viele auf dem Markt befindliche Tracking Flares besitzen nicht abgeschirmte Anzündleitungen, die zum Teil nur mit Klebeband an den Flare-Körpern befestigt werden. Diese offenen Leitungen sind für die Einkopplung elektromagnetischer Strahlung prädestiniert und gefährden daher das Personal bei den Lade- und Entladevorgängen sowie während der Flugphase.

Eine Möglichkeit, die EMV-Problematik zu umgehen, kann durch die Nutzung von Strahlern erreicht werden, die parasitär durch die heißen Gasschwaden eines Triebwerks angezündet werden. Dieses Verfahren kann allerdings nur bei Schleppzielen eingesetzt werden, die direkt vom Strahlflugzeug aus abgeseift werden (z. B. bei MK 33 MOD O Tracking Flares, der Firma Martin Electronics Inc., Florida), oder bei denen das Schleppziel ein autonomes Triebwerk aufweist (vgl. US-P 5,679,921). Die Nachteile einer parasitären Anzündung bestehen insbeson­ dere in der inhärenten Empfindlichkeit der notwendigerweise freiliegenden Anzündmischungen gegenüber einer Auslösung durch Reibung, Schlag, Stoß, Hitze sowie elektrostatische Entladungen.

Ein besonderes Problem im Umgang mit Schleppzielen ergibt sich aus der Sicher­ heitsauflage, daß die Tracking Flares erst vor dem Einsatz, sprich dem Abflug des Schleppflugzeugs eingesetzt werden dürfen. Da herkömmliche Tracking Flares langwierig mit Klemmen und Schrauben am Schleppziel befestigt werden müssen und die Zündleitungen verschraubt werden müssen, kommt es im Umgang mit solcher Munition oft zu großen Zeitverlusten. Auf die Problematik einer Sicherung durch Verkleben wurde bereits oben hingewiesen.

Ein weiteres Problem beim Einsatz herkömmlicher, elektrisch zu zündender Tracking Flares mit außen liegenden Zündleitungen bereitet der in den Schlepp­ zielen angebrachte induktive Trefferdetektor. Dieses Meßgerät reagiert in einem sphärischen Feld (r = 5-10 m) um den Schwerpunkt des Körpers herum auf be­ wegliche, elektrisch leitfähige Teile. Werden nun Flares mit außen angebrachten Zündleitungen verwendet, so kommt es durch den Abbrand der Flares zu einer Ablösung der Klebestreifen und zu einer Bewegung der Drähte, die wiederum eine Auslösung der Trefferanzeige bewirken.

Die DE 33 11 621 A1 beschreibt einen "Schalter für die Sicherheitseinrichtung von elektrischen Zündvorrichtungen von Gefechtsköpfen", bei denen Schalter, Zünd­ vorrichtung und Explosivladung eine in einem gemeinsamen Gehäuse (2) zusammengefaßte Einheit bilden, die insgesamt verschossen und nach einer gewissen Verzögerungszeit gezündet wird. Der dargestellte komplizierte Mecha­ nismus aus Rotor, Steckverbindung, Klauenkupplungen und Führungsstücken dient einer nicht nur "höchsten Schockspitzenbelastungen" widerstehenden Konstruktion, sondern auch einer gegen jegliches Lösen verriegelten Verbindung der Schalteranordnung innerhalb des Gefechtskopfes. Er ist deshalb für eine leicht wieder lösbare aber gegen elektromagnetische Strahlung gesicherte Steck­ verbindung nicht geeignet.

Die Nachteile herkömmlicher pyrotechnischer Munition für elektronische Gegen­ maßnahmen und deren Übung sind also:

• 1. Die ständige Gefahr der Auslösung der Munition beim Ein- und Ausbau durch Einkopplung elektromagnetischer Strahlung (ν = 100 kHz - 18 GHz), insbeson­ dere bei herkömmlicher Flaremunition und Tracking Flares durch freiliegende elektrische Kontakte und nicht geschirmte Leitungen.
• 2. Unbeabsichtigte Auslösung der induktiven Trefferanzeige bei Tracking-Flares mit außen liegenden Zündleitungen.
• 3. Eine zeitintensive und aufwendige Montage der elektrischen Anschlüsse der elektrisch gezündeten Munition.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Kontaktkopf zu entwickeln, welcher einer­ seits eine vollständige elektrische Abschirmung der Munition gegen äußere Felder ermöglicht und andererseits eine einfache, schnelle mechanische Verbindung des munitionsseitigen und systemseitigen Kontaktteils ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hauptansprüche gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche gefördert.

Die erfindungsgemäße elektrisch-mechanische Kupplung für elektrisch initiierbare Munition besteht demgemäß aus einem munitionsseitigen Kontaktkopf und einem systemseitigen Stecker, welche beide nach außen durch einen elektromagnetisch abschirmenden Mantel umhüllt sind, wobei die Kontakte am Kontaktkopf im nicht­ engagierten Zustand von einer becherförmigen Abdeckung aus elektrisch leitfähi­ gem Material abgedeckt sind, welche Perforationen aufweist, die beim Zusam­ menfügen durch Verdrehen mittels der Kontaktstifte des Steckers gegen eine Federkraft in eine mit den Kontakten fluchtende Lage gebracht werden, so daß der Kontakt zwischen Stiften und Kontakten hergestellt werden kann. Halteele­ mente an Stecker und Kontaktkopf arretieren in dieser Position beide Teile mechanisch sicher gegeneinander. Isolationsmaterialien zwischen dem Becher und den Kontaktelementen des Kontaktkopfs sowie Isolationsschichten um die Kontaktstifte des Steckers herum gewährleisten, daß ein leitender Kontakt erst in der arretierten Stellung zwischen Stecker und Kontaktkopf hergestellt wird.

Die Herstellung von Stecker und Kontaktkopf erfolgt in der heute üblichen Weise, indem man die entsprechenden Kontakte, Kontaktstifte und Leitungselemente in Kunststoff vergießt, wobei die Zu- und Abführungsleitungen geklemmt, geschraubt oder gelötet sind.

Die Abschirmung erfolgt durch Ummanteln mit dünnen Metallblechen aus z. B. Kupfer, Messing, Aluminium oder Eisen oder geeignetem Drahtgewebe oder - gewirke, welches zu Schutz- und Isolationszwecken wiederum mit einer flexiblen Kunststoffummantelung versehen ist. Der Becher, der den Kontaktkopf abschirmt, besteht wiederum aus einem entsprechenden Metallblech, welches innen und außen mit einer Kunststoffschicht überzogen und isoliert sein kann und mit seiner Bodenmitte, z. B. über einen Gewindekopf in einem Gewindesackloch im Boden des Kontaktkopfs, drehbar gelagert ist, wobei ein Federmechanismus mit entsprechendem Anschlag dafür sorgt, daß der Becher im nichtengagierten Zustand so angeordnet ist, daß sich die Perforationen für die Kontaktstifte zwi­ schen den Kontaktpunkten am Kontaktkopf befinden, so daß diese von einer metallischen Abschirmung verdeckt sind. Die zentrale Achse und damit der Becherboden sowie die äußere Abschirmung sind jeweils mit der Masse verbun­ den.

Der Steckerteil weist eine Munitionsaufnahme auf, die aus einem die Kontaktstifte umgreifenden Gehäuse besteht, in die der Abschirmbecher und der Kontaktkopf zur Befestigung der Munition bündig eingeführt werden. Das umgreifende Gehäuse ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, wobei ein Vorsprung und eine entsprechende Ausnehmung an Gehäuse und Becheraußenwand dafür sorgen, daß dieser nur in einer bestimmten Lage eingeführt werden kann, so daß die Kontaktstifte des Steckers genau mit den Perforationen des Bechers fluchten und der Kontaktkopf mindestens zwei, vorzugsweise drei bis fünf Zapfen aufweist, welche in schräg in der Gehäusewand angebrachte Schlitze einführbar sind, die an ihrem Ende einen Rücksprung aufweisen, so daß beim vollständigen Hinein­ drehen der Zapfen diese wieder etwas zurückspringen und die Patrone in dieser Position fixieren (Bajonettverschluß). Diese Position entspricht gleichzeitig der Stellung, in der Kontaktstifte und Kontakte leitend aufeinanderliegen.

Durch die vollständige Umhüllung aller leitenden Teile mit einem abschirmenden Mantel nach Zusammenschieben von Stecker und Kontaktkopf bzw. durch die Ab­ deckung der Kontakte der Dose im nicht engagierten Zustand wird die Munition in jedem Stadium wirksam gegen eine unbeabsichtigte Zündung durch Einkopplung elektromagnetischer Strahlung geschützt.

Anstelle des bisher üblichen mühsamen Anschraubens oder Anklebens der Zünd­ leitungen kann eine dauerhafte elektrische wie auch mechanische Verbindung nunmehr einfach und schnell durch Zusammenstecken und Verdrehen der beiden Teile der Kupplung gegeneinander erfolgen, was gegenüber den etablierten Systemen eine Erhöhung der Bedienerfreundlichkeit darstellt.

In den folgenden Figuren ist der Gegenstand der Erfindung im Detail beschrieben, ohne daß damit eine Beschränkung der Erfindung auf die dargestellten Teile be­ absichtigt ist. Gegebenenfalls kann die Kupplung genauso einfach auch wieder gelöst werden.

Fig. 1 zeigt eine Schrägaufsicht auf die Patrone mit ihrem Kontaktkopf,

Fig. 2 zeigt eine Schrägaufsicht auf den Stecker.

Fig. 1 zeigt eine Patrone 1, an deren unteren Ende ein Kontaktkopf 2 angebracht ist, der zur Halterung der Patrone 1 im Steckergehäuse 12 gemäß Fig. 2 dient und den nicht dargestellten elektrischen Zündmechanismus enthält. Der Zündmechanismus kann jede gebräuchliche Form aufweisen. Die Patronen­ wand ist aus leitfähigem Material gefertigt und wirkt dadurch als Faradaysche Abschirmung. Am äußeren Rand des Kontaktkopfes 2 sind Zapfen 3 angedeutet, die zur Arretierung des Kontaktkopfes 2 in dem Steckergehäuse 12 (vgl. Fig. 2) eines Steckers dienen. Auf dem Boden des Kontaktkopfes 2 befindet sich eine Platine 4, die aus einem nichtleitenden Material besteht und auf der Kontakte 5 angebracht sind. Üblicherweise bestehen diese aus einem elektrisch leitfähigen, niederohmigen Material, deren Befestigungspunkte mit den im Inneren liegenden Zündleitungen zu dem Zündmechanismus verbunden sind. In der Mitte der Platine 4 ist ein Gewindesackloch 6 angebracht, welches im montierten Zustand mit einem Gewindebolzen 7 eines Bechers 8 verbunden ist. In der Zeichnung sind die beiden Teile untereinander verschoben, um die Platine 4 sichtbar zu machen. Der Becher 8 enthält zusätzlich noch die Perforationen bzw. Kontaktlöcher 9, durch welche in verbundenem Zustand die Kontaktstifte 16 des Steckers (vgl. Fig. 2) durchgreifen, und einen Vorsprung 10 zur Arretierung des Bechers 8 einer Ausnehmung 14 des Steckergehäuses gemäß Fig. 2. Der Vorsprung 10 ist als Arretierungsnase und die Ausnehmung 14 als Nut ausgebildet.

Fig. 2 zeigt den Stecker in Schrägaufsicht, wobei ein vorderer Viertelkreis aus­ geschnitten ist, um eine Einsicht in den Stecker zu ermöglichen. Der Stecker selbst ist auf einem leitfähigen, als Abschirmung dienenden Systemgehäuse 11 befestigt, welches durch die beiden schräg nach unten führenden Doppellinien angedeutet ist und auf dem das metallische Steckergehäuse 12 befestigt ist, wel­ ches aus einem auf dem Systemgehäuse 11 aufliegenden Befestigungsrand 12a und einem zylindrischen, nach oben führenden Teil 12b besteht. In dem nach oben ragenden zylindrischen Teil 12b sind drei schräge Schlitze 13 mit einem Rücksprung 13a angedeutet, welche die Zapfen 3 des Kontaktkopfes 2 aufneh­ men. Ferner ist die Ausnehmung 14 angedeutet, in welche der Vorsprung 10 des Bechers 8 gemäß Fig. 1 einrastet. Unterhalb des Systemgehäuses 11 ist eine Kontaktscheibe 15 aus nichtleitendem Material mit den Kontaktstiften 16 gezeigt, die jeweils mit einem isolierenden Mantel umgeben sind und nach oben einen frei­ liegenden Kontaktteil aufweisen. Die Kontaktstifte 16 sind mit den Zuleitungen 17 verbunden. Um einen sicheren Kontakt zu gewährleisten, ist vorzugsweise die Kontaktscheibe 15 noch über eine nicht dargestellte Spiralfeder in dem umge­ benden Federkäfig 18 beweglich gelagert. Diese Spiralfeder bewirkt, daß nach der Kupplung einmal die Kontaktstifte 16 fest an die Kontakte 5 gemäß Fig. 1 ange­ preßt werden und zum anderen der Kontaktkopf 2 mit den Zapfen 3 in die Rück­ sprünge 13a der schrägen Schlitze 13 gepreßt und arretiert wird.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Becher 8 gemäß Fig. 1 auf seiner Innenseite noch zusätzliche Leiterelemente beinhalten, die im nicht engagierten Zustand die Kontakte 5 der Platine 4 kurzschließen und durch die gegenseitige Verdrehung von Becher 8 und Kontaktkopf 2 wieder freigegeben. Auf diese Art und Weise wird gesichert, daß auch unbeabsichtigte Kurzschlüsse innerhalb des Zündmechanismus nicht zu einer Zündung der Patrone 1 sondern zu einer Entladung über die Platine 4 führen.

Ebenfalls von der Erfindung umfaßt werden sollen andere Ausgestaltungen der Becher- und Steckergehäuseformen sein, wobei zum Beispiel mehrseitige, etwa drei- bis sechsseitige Außenwandungen des Bechers 8 und entsprechende Innen­ wandungen des Steckergehäuses 12 möglich sind und bei deren asymmetrischer Ausbildung auch der Vorsprung 10 und die entsprechende Ausnehmung 14 entfallen können, wenn die Asymmetrie eine eindeutige Kupplungslage gewähr­ leistet.

Claims (5)

1. Elektrisch-mechanische Kupplung für elektrisch initiierbare Munition, bestehend aus einem munitionsseitigen Kontaktkopf (2) mit Kontakten (5) und einem systemseitigen Stecker mit korrespondierenden Kontaktstiften (16), wobei der Kontaktkopf (2) und der Stecker nach außen elektrisch leitend abgeschirmt sind und die Kontakte (5) im nicht geladenen Zustand durch eine bewegliche Abschirmung verdeckt sind, wobei die Abschirmung aus einem zylindrischen Becher (8) aus elektrisch leitfähigem Material, gegen die Kontakte (5) jedoch aus isolierendem Material besteht, wobei der Kontaktkopf (2) über ein Gewin­ desackloch (6) mit einem Gewindebolzen (7) des Bechers (8) verbunden ist und der Becher (8) im Boden Kontaktlöcher (9) aufweist, die in Zahl und Lage den Kontakten (5) des Kontaktkopfes (2) entsprechen, und eine Rückstellfeder im entlasteten Zustand den Becher (8) so verdreht, daß die Kontaktlöcher (9) gegenüber den Kontakten (5) so versetzt sind, daß diese vom Boden des Bechers (8) verdeckt werden, wobei der Stecker ein vorspringendes Stecker­ gehäuse (12) zur Aufnahme des Kontaktkopfes (2) der Munition aufweist, wobei Vorsprünge (10) und korrespondierend Ausnehmungen (14) in Becher (8) und Steckergehäuse (12) nur eine Kupplung in einer Lage erlauben, bei der die Kontaktstifte (16) des Steckers in die Kontaktlöcher (9) des Bechers (8) eingrei­ fen, und das Steckergehäuse (12) schräg verlaufende Schlitze (13) mit Rück­ sprung (13a) aufweist, in die am Kontaktkopf (2) seitlich angebrachte Zapfen (3) eingreifen, so daß beim Verdrehen von Kontaktkopf (2) und Stecker gegeneinander gleichzeitig die Zapfen (3) bis in den Rücksprung (13a) bewegt und dort arretiert werden und der Boden des Bechers (8) so verdreht wird, daß die Kontaktlöcher (9) die Kontakte (5) freilegen und die Kontaktstifte (16) auf die Kontakte (5) treffen.

2. Kupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (5), Kontaktstifte (16) und Zuleitungen (17) in isolierenden Werkstoff eingegossen sind.

3. Kupplung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker eine Feder enthält, welche die Kontaktstifte (16) gegen die Kontakte (5) und die Zapfen (3) in die Rücksprünge (13a) preßt.

4. Kupplung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Stecker angebrachten Kontaktstifte (16) einzeln mit Federn gegen die Kontakte (5) drücken.

5. Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Bechers (8) Leiterelemente aufweist, welche die Kontakte (5) im nicht engagierten Zustand kurzschließen.