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Die
Erfindung betrifft ein induktives Anzündelement gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
13.
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Aus
der
US 4,350,096 ist
eine induktive Anzündvorrichtung
zum Zünden
pyrotechnischer Materialien bekannt. Diese Vorrichtung umfasst ein
induktives Element in Form einer offenen Windung, welche mit einem
Heizfilament mit hoher spezifischer Leitfähigkeit verbunden ist.
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Zum
Verschießen
hülsenloser
Munition ist es etwa aus der
DE 197 06 863 A1 bekannt, die Sekundärspule eines
induktiven Zündsystems
in den Boden eines hohlzylindrisch-dickwandig gepressten Treibladungs-Pulverkörpers einzubetten,
in dessen nach vorne geöffneten
Innenraum das Projektil reibschlüssig
konzentrisch gehaltert ist. Ein in diese Sekundärspule induzierter Spannungsimpuls
bewirkt einen Stromfluss über
eine dort niederohmige, fast auf Kurzschluss ausgelegte Widerstands-Brücke, deren rasche
Erwärmung
zum Anzünden
des Pulverkörpers
führen
soll. Allerdings ist ein definiertes Einbetten der Sekundärspule in
solchen Presskörper
bei der Serienproduktion sehr arbeitsaufwendig; und der denkbare
Einsatz einer Kupferspule (spiralförmig aus einer Leiterplatten-Kaschierung
herausgeätzt
oder als Drahtring in eine Formscheibe aus Celluloseazetat eingegossen)
würde abgesehen
vom hohen Fertigungsaufwand den anwendungsgemäßen Nachteil mit sich bringen,
nur sehr unvollständig
zu verbrennen und deshalb als immer noch spulenförmiges Gebilde im Waffenrohr
zu verbleiben, das dort insbesondere bei einer automatischen Waffe
zu Verstopfungen führen
müsste.
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In
Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein induktives Anzündelement mit einer hinsichtlich
seines Abbrandverhaltens günstigeren
Lösung
für die
Realisierung seiner Sekundärspule
sowie ein Verfahren zur preisgünstigen
und umweltschonenden Herstellung eines mit einer solchen Sekundärspule ausgestatteten
Pulverkörpers
anzugeben.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
ein Anzündelement
gemäß den Merkmalen
des Anspruches 1 und das erwähnte
Herstellungsverfahren gemäß den Merkmalen
des Anspruches 13 ausgelegt sind.
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Nach
dieser Lösung
wird ein induktives Anzündelement
zunächst
unabhängig
vom Pulverkörper
und mit einer Sekundärspule
gefertigt, die im ersten (noch nicht pyrotechnischen) Fertigungsabschnitt als
eine in wenigstens einer Ebene quer zur Längsachse der Munition spiralförmig verlaufende
Leiterbahn aus Silberleitmaterial, wie etwa einem Silberleitkleber, – z.B. mittels
handelsüblicher
Anlagen zur Herstellung gedruckter Elektronikschaltungen – auf die
Oberfläche
eines Isolierstoffträgers,
bevorzugt aus Zellulosenitrat oder aus einem hinsichtlich seiner rückstandsarmen
und raschen Abbrandeigenschaften vergleichbaren Trägermaterial,
aufgebracht wird. Unter der Hitzeeinwirkung des rasch abbrennenden Isolierstoffträgers zerfällt dieser
Silberleitmaterial nämlich
zu einer pulverigen Substanz, die problemlos zusammen mit den Pulverresten
der Rückstände des
abgebrannten Treibladungs-Presslings aus dem Rohr ausgeblasen werden
kann. Dabei zeichnet sich auch der Isolierstoffträger für die Sekundärspule bei zunächst hoher,
für die
Bearbeitung gut geeigneter mechanischer und thermischer Stabilität durch schnelles
und praktisch rückstandsfreies
Abbrandverhalten aus.
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Rückseitig
ist der Isolierstoffträger
mit der auf seiner Oberfläche
aufgebrachten Sekundärspule durch
eine schützende
Deckscheibe aus einem abbrandfreundlichen Material wie dem Trägermaterial Zellulosenitrat
abgedeckt, mit der er nämlich
bei angelösten
Oberflächen
unter Druck verbunden wird. Gegenüberliegend im Zentrum trägt der Isolierstoffträger in einem
mit einer elektrischen Widerstands-Brücke bestückten flachen Sackloch einen daraus
hervor- und in den benachbarten Pulverkörper hineinragenden Anzündsatz,
etwa aus Trizinat. Der vorstehende Anzündsatz und die daneben auf dem
Isolierstoffträger
verlaufende Verdrahtung zwischen Spulen-Durchkontaktierung und Zünd-Brücke sind
durch eine Folie aus Zellulosenitrat oder mechanisch und pyrotechnisch
vergleichbarem Material abgedeckt, die einen mechanischen Schutz
bietet. Außerdem
dient sie mit angeweichter Oberfläche der Verklebung des so komplettierten
Anzündelementes mit
der Rückseite
des Pulverkörpers.
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Die
erfindungsgemäße Lösung für das Anzündelement
weist nicht nur den Vorteil auf, schnell und praktisch rückstandslos
zusammen mit seiner Sekundärspule
zu verbrennen, sondern auch mit herkömmlichen Fertigungseinrichtungen
unproblematisch in Serie erstellt werden zu können. So wird das sandwichartig
aufgebaute Anzündelement
gesondert vom gepressten Treibladungs-Pulverkörper gefertigt und erst anschließend mit
diesem verbunden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile sowie zusätzliche
Alternativen und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben
sich aus den weiteren Ansprüchen
und aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter
Beschränkung
auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht ganz maßstabsgerecht
skizzierten bevorzugten Realisierungs- und Einsatzbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung bei
Realisierung einer nur einseitig aufgedruckten Induktionsspirale.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt eine hülsenlose
Munition mit induktiv initiierbarem Anzündelement.
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Das
mittels einer klein- bis mittelkalibrigen automatischen Infanteriewaffe
aus dem gepressten porösen
Treibladungs-Pulverkörper 10 einer
hülsenlosen
Munition 11 verschießbare
ballistische Projektil 12 ist wie in der Zeichnung skizziert
hinter einer leichten Abdeckung 13 konzentrisch im Innenraum 14 des Treibladungs-Pulverkörpers 10 reibschlüssig gehaltert.
Dieser Treibladungs-Pulverkörper 10 ist
einstückig
mit einer dicken hohlzylindrischen Wandung 16 und dickem
Boden 17 gepresst, der rückwärtig über im Wesentlichen seine gesamte
Fläche
mit einem scheibenförmigen,
induktiv auslösbaren
Anzündelement 18 bestückt ist.
Das ist zentral mit einem zum Boden 17 hin geöffneten
flachen Sackloch 19 ausgestattet, dessen Grund diametral
bogenförmig
von einem Widerstandselement als Widerstandsbrücke 20 überspannt
ist, das sich bevorzugt durch eine Temperaturfestigkeit in der Größenordnung
von typisch um 200K auszeichnet. Im übrigen ist das Sackloch 19 mit einem
Anzündsatz 21,
z.B. aus Trizinat, in Form eines Presslings oder einer aushärtenden
Schlämme so
gefüllt,
dass sich das Material dieses Anzündsatzes 21 noch aus
dem Sackloch 19 und somit über die Frontebene 22 des
Anzündelementes 18 hinaus
und etwa mit halber Höhe
in eine rückseitige
zentrale halbkugelförmige
Ausnehmung 23 im Boden 17 hineinwölbt. Über die
Frontebene 22 und den daraus hervorstehenden Anzündsatz 21 des
Anzündelementes 18 erstreckt
sich ein dünner,
etwa 20 μm
bis 40 μm
dicker Deckfilm 24, um einerseits das Anzündelement 18 mit
eingesetztem Anzündsatz 21 als
stabilen Verbund einfacher handhaben zu können und andererseits nach
Anlösen
der Film-Oberfläche
etwa mit Azeton unter axialem Andruck eine stabile Verklebung mit
der rückwärtigen Fläche des
Bodens 17 des Treibladungs-Pulverkörpers 10 zu erzielen.
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Das
sandwichartig aufgebaute Anzündelement 18 weist
im wesentlichen einen zentralen, gelochten scheibenförmigen Isolierstoffträger 25 einer Dicke
von typisch um 0,2 mm aus möglichst
rasch und vollständig
verbrennbarem Material auf, wie vorzugsweise Zellulosenitrat mit
einem Stickstoffgehalt in der Größenordnung
zwischen 10% und 20%, vorzugsweise von 12,2%, zur mechanischen Stabilisierung
und einem Weichmachergehalt in der Größenordnung zwischen 25% und
45%, vorzugsweise von etwa 35% zur thermischen Stabilisierung. Das
so eingestellte Material erweist sich als nach dem Aushärten insbesondere
gut zum Stanzen und Bedrucken mit handelsüblichen Gerätschaften geeignet.
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Ein
zentral durchgehendes Loch 26 ist rückwärtig durch eine dem Deckfilm 24 gegenüberliegende
Deckscheibe 27 aus gleichem Material wie dem des Isolierstoffträgers 25 zum
erwähnten
Sackloch 19 verschlossen. Jedenfalls in der Teilungsebene 28 zwischen
der Deckscheibe 27 und dem Isolierstoffträger 25,
bei durchkontaktierten Teilspulen etwa gemäß EP 0769759 A2 zusätzlich auch
auf der gegenüberliegenden
Seite, weist die Trägerscheibe 25 eine flach
spiralförmig
aufgedruckte Sekundärspule 29 für impulsförmige induktive
Einkopplung elektrischer Energie in die Widerstandsbrücke 20 zum
thermischen Initiieren des Anzündsatzes 21 für den gepressten Treibladungs-Pulverkörper 10 auf.
Als möglichst rückstandsfrei
thermisch umsetzbares Material für die
spiralförmig
auf die Rückebene 30 des
Isolierstoffträgers 25 aufgebrachte
Sekundärspule 29 wird vorzugsweise
ein handelsübliches
Silberleitmaterial eingesetzt, weil das z.B. im gängigen Siebdruckverfahren
problemlos applizierbar ist und vor allem dann unter der Hitzeentwicklung
des abbrennenden Isolierstoffträgers 25 in
eine pulverige Konsistenz zerfällt,
die praktisch rückstandsfrei
mit den Pulverresten des Treibladungs-Pulverkörpers 10 aus dem Waffenrohr
ausgefördert
werden kann.
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Zusätzlich zum
breiten zentralen Loch 26 sind durch den Isolierstoffträger 25 wenigstens
zwei radial gegeneinander versetzte Passagen 31 eingebracht,
die zur Durchkontaktierung mit Leitmaterial 32 gefüllt sind
und zwischen denen sich auf dem Isolierstoffträger 25 unter dem Deckfilm 24 ein
Verbindungsleiter 33 (vorzugsweise ebenfalls aus Silberleitmaterial)
erstreckt. Der Verbindungsleiter 33 ist über die
eine durchkontaktierte Passage 31 an das äußere Ende 34 der
spiralförmigen
flachen Sekundärspule 29 und über die
andere durchkontaktierte Passage 31 an eine innerhalb des
Zentrumsbereiches der Sekundärspule 29 gelegene
Stützstelle 35 für einen
Anschluss der Widerstandsbrücke 20 geführt. Diese
ist gegenüberliegend
an das benachbarte innere Ende 36 der Sekundärspule 29 angeschlossen.
Jene mechanischen und gleichzeitig elektrischen Anschlüsse sind
etwa gelötet
oder vorzugsweise leitfähig
geklebt.
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Dem
mechanischen Schutz der dort gelegenen Anschlüsse und der Sekundärspule 29 dient
die auf die Rückebene 30 des
Isolierstoffträgers 25 unter Verklebung
aufgepresste Deckscheibe 27. Im Zuge des Aufpressens der
Deckscheibe 27 – oder
schon vorher bei deren Ausformung – sind für eine großflächige schnelle Verbrennung
in ihre Rückfläche 37 nach
rückwärts offene,
also rillenförmige
Durchzündkanäle 38 in
einer Tiefe von typisch 50 μm
bis 100 μm eingepresst,
um die Flammausbreitung vom zentral gezündeten Anzündsatz 21 möglichst
unverzögert über die
gesamte Rückfläche 37 des
Anzündelementes 18 einwirken
zu lassen.
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Zur
preiswerten, auf handelsüblichen
Anlagen realisierbaren automatisierten Großserienherstellung dieses erfindungsgemäßen, induktiv
initiierbaren Anzündelementes 18,
in der Zeichnung dargestellt in Anwendung bei hülsenlos verschießbarer Munition 11,
wird Zellulosenitrat mit einem Stickstoffgehalt in der Größenordnung
von über
10%, vorzugsweise bei 12,1%, als Grundmaterial gewählt, weil sich
das, wie schon ausgeführt,
im ausgehärteten
Zustand gut mechanisch bearbeiten und handhaben lässt. Unter
Einwirkung eines Lösungsmittels,
vorzugsweise Aceton, wird dem Grundmaterial ein DOA-Weichmacher
in der Größenordnung
zwischen 25 und 45, vorzugsweise um 35 Gewichts-% beigemischt, was
eine ausreichende Temperaturstabilität ergibt. Die Lösungsmittel-Menge
richtet sich nach der angestrebten Schichtdicke des späteren Isolierstoffträgers 25.
Ein Zumischen eines Ex plosivstoffes wie Ammoniumnitrat beschleunigt
noch in vorteilhafter Weise den Abbrand des einmal entzündeten Träger- und
Abdeckmaterials wie Zellulosenitrat.
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Das
so aufgelöste
und dann auf eine feste oder transportierende Unterlage abgegossene
Zellulosenitrat wird durch einen Spalt auf eine Dicke in der Größenordnung
von typisch 0,2 mm für
den Isolierstoffträger 25 abgeglichen.
Nachdem dann das Lösungsmittel
(insbesondere Azeton) durch Wärmeeinwirkung
wieder ausgetrieben (und dabei größtenteils zur Wiederverwendung
rückgewonnen)
wurde und das mit dem Weichmacher gemischte Material dadurch ausgehärtet ist,
werden im Zuge des Ausstanzens zum runden Isolierstoffträger 25 auch
das zentrale Loch 26 sowie exzentrisch dazu gelegene Passagen 31 eingebracht.
Dabei anfallende Stanzreste können
erneut eingesetzt werden. Sodann wird auf wenigstens die Rückebene 30 des
Isolierstoffträgers 25 die
spiralförmige
Silberleitmaterial-Bahn der Sekundärspule 29 aufgebracht
sowie die Durchkontaktierung in die Passagen 31 eingebracht,
samt Einkleben der Widerstandsbrücke 20 und
des Verbindungsleiters 33 an deren Anschlussstellen.
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In
gleicher Weise und aus den gleichen Materialien wie der zentrale,
breit-lochscheibenförmige Isolierstoffträger 25 kann
die geschlossene rückwärtige Deckscheibe 27 erstellt
werden. Stattdessen kann aber auch ein Stanzling aus einer dicken
einbasigen Treibladungsfolie unmittelbar als Deckscheibe 27 dienen.
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Die
Deckscheibe 27 wird sodann auf die Rückebene 30 des mit
der spiralförmigen
Sekundärspule 29 belegten
Isolierstoffträgers 25 aufgebracht
und damit das zentrale Loch 26 zum Sackloch 19 geschlossen.
Für den
Verbund in der Teilungsebene 28 zwischen Isolierstoffträger 25 und
Deckscheibe 27 können
einfach die einander berührenden
Oberflächen
(etwa mit Aceton) angelöst
und dann zusammengepresst werden, gegebenenfalls unter gleichzeitigem
Einpressen der typisch um 75 μm
tiefen Durchzündkanäle 38 in
die Rückfläche 37 der
Deckscheibe 27. In das Sackloch 19 wird der Anzündsatz 21,
bestehend im Wesentlichen vorzugsweise aus Trizinat, als vorgefertigter
Pressling eingesetzt oder in dickflüssiger, auszuhärtender
Konsistenz eingetropft. Nach dessen Austrocknung wird auf die zündseitige
Frontebene 22 des Isolierstoffträgers 25 der dünne, wie
der Isolierstoffträger 25 eingestellte
Deckfilm 24 aus Cellulosenitrat in einer Stärke von
typisch etwa 20 μm
bis 40 μm
aufgebracht, um einerseits einen stabiler zu handhabenden Verbund
zu erzielen. Andererseits kann damit später durch Anlösen der freien
Oberfläche
des Deckfilmes 24 (etwa wieder mittels Acetons) im letzten
Fertigungsschritt auf einfache Weise eine stabile Verklebung mit
dem hohlen Treibladungs-Pulverkörper 10 hinter
dessen Boden 17 zur in der Zeichnung dargestellten Konfiguration der
hülsenlosen
Munition 11 realisiert werden. So wird für alle Verklebungen
und Abdichtungen nur ein einziges Material (vorzugsweise Aceton)
eingesetzt, was die Fertigungskosten zusätzlich reduziert.
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Gemäß vorliegender
Erfindung ist also ein nach induktiver Auslösung so rasch und rückstandslos
verbrennendes Anzündelement 18 für hülsenlos zu
verschießende
Munition 11, dass nach dem Abbrand ihres Treibladungs-Pulverkörpers 10 im
Interesse störungsfreien
Betriebes einer automatischen Waffe keine störenden heißen oder festen Teile in ihrem
Patronenlager oder Waffenlauf mehr verbleiben, für induktive Speisung einer
Widerstandsbrücke 20 im
Anzündsatz 21 des
Anzündelementes 18 zum Entzünden des
Treibladungs-Pulverkörpers 10 mit
einer ebenen spiralförmigen
Sekundärspule 29 aus
Silberleitmaterial vorzugsweise auf einem Isolierstoffträger 25 aus
Zellulosenitrat ausgestattet, das mit einem Stickstoffgehalt in
der Größenordnung
um 12,2% und mit einem Weichmachergehalt in der Größenordnung
um 35% mechanisch bzw. thermisch stabilisiert ist und zusätzlich mit
einer Beimengung von Explosivstoff oder Treibladungspulver zur Förderung
des Abbrandes ausgestattet sein kann.