DE2043340A1

DE2043340A1 - Piezo-electric igniter for detonators, especially on projectiles

Info

Publication number: DE2043340A1
Application number: DE19702043340
Authority: DE
Inventors: Peter 6550 Bad Kreuznach Bettermann
Original assignee: Josef Schaberger & Co Gmbh, 6535 Gau-Algesheim
Priority date: 1970-09-01
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1972-03-09

Description

Piezo-elektrischer Zünder für Detonatoren insbesondere an Geschossen Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder für die Detonatoren, insbesondere an Geschossen, mit wenigstens einem piezo-elektrischen Element zur Erzeugung der Zündspannung. Piezo-electric igniter for detonators, especially on projectiles The invention relates to an electric fuse for the detonators, in particular on projectiles, with at least one piezo-electric element for generating the Ignition voltage.

Die klassischen Zünder bestehen im wesentlichen aus Zündnadel und Zündhütchen. Beim Aufprall des Geschosses sticht die Zündnadel in das Zündhütchen, wodurch dieses zur Zündung kommt, wodurch wiederum die Sprengladung gezündet wird.The classic detonators essentially consist of a needle and Primer. When the bullet hits, the firing needle sticks into the primer cap, whereby this comes to ignition, which in turn detonates the explosive charge.

Zu diesen klassischen Zündern treten neuerdings die piezo-elektrischen Zünder. Bei diesen wird ein Piezo-Element, insbesondere ein Quarzkristall oder eine Piezo-Keramik, beim Aufschlag des Geschosses mit Druck beaufschlagt, wodurch am Piezo-Kristall eine elektrische Spannung auftritt, die zur Zündung eines elektrischen Detonators dient.Piezo-electric ones have recently been added to these classic detonators Detonator. In these, a piezo element, in particular a quartz crystal or a Piezo-ceramic, pressurized when the bullet hits, causing the Piezo crystal an electrical voltage occurs leading to ignition an electric detonator is used.

Durch die beim Aufschlag des Geschosses aufadie Piezo-Elemente wirkende Kraft wird dessen Kristallgitter deformiert und eine von der Höhe der Belastung abhängige Spannung erzeugt. Diese Spannung ist infolge ihrer Abhängigkeit von der beim Auftreffen auf die Keramik wirkenden Kraft von Fall zu Fall sehr unterschiedlich. Sie hängt u. a. ab von der Auftreffgeschwindigkeit, der Auftreffrichtung und von der mechanischen Widerstandsfähigkeit der Materie im Auftreffpunkt. So sind bei gleichem Auftreffwinkel und gleicher Auftreffgeschwindigkeit äe nach Bodenbeschaffenheit, wie Fels, Stand oder Moor, die Beaufschlagung des Piezo-Elementes und damit auch die von diesem abgegebene Spannung verschieden gross.Due to the piezo elements acting on the projectile impact Force is deformed its crystal lattice and one of the level of the load dependent voltage generated. This tension is due to its dependence on the the force acting on the ceramic varies greatly from case to case. It hangs, among other things. from the impact speed, the impact direction and from the mechanical resistance of the matter at the point of impact. So are at the same angle of impact and the same speed of impact depending on the nature of the ground, like rock, stand or moor, the application of the piezo element and thus also the voltage emitted by this varies in size.

Da die elektrischen Zündmittel, die durch die von dem Piezo-Element abgegebene Spannung zur Zündung gebracht werden sollen, aus Sicherheitsgründen erst ab einer bestimmten Spannung bzw.Because the electrical ignition means, which by the by the piezo element given voltage should be brought to ignition, for safety reasons only from a certain voltage or

einer bestimmten Stromstärke ansprechen, treten infolge zu flachem Auftreffwinkels, zu geringer Auftreffgeschwindigkeit oder zu weichem Boden unvermeidbar Blindgänger auf.respond to a certain amperage, occur as a result of too flat Impact angle, too low an impact speed or too soft ground are unavoidable Dud on.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen piezo-elektrischen Zünder zu schaffen, der unabhängig von -Auftreffgeschwindigkeit, Auftreffwinkel, Bodenbeschaffenheit und dgl. eine definierte Zündspannung abgibt.In contrast, the invention is based on the object of a piezo-electric To create detonators that are independent of the speed of impact, the angle of impact, Soil quality and the like. Gives a defined ignition voltage.

Die lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung im wesentlichen darin, dass wenigstens ein piezo-elektrisches Element von dem Gasdruck und/oder der Beschleunigung beim Abschuss beaufschlagt wird, dass eine Rast- bzw. Riegelvorrichtung zur Aufrechterhaltung dieser Druckbeaufschlagung des piezo-elektrischen Elementes während des Fluges bis zum Aufschlag vorgesehen ist und dass in der elektrischen Leitung vom Piezo-Element zum Detonator ein auf den Aufschlag ansprechender Schalter vorgesehen ist.The solution to this problem consists essentially of the invention in that at least one piezo-electric element from the gas pressure and / or the acceleration when firing is acted upon that a latching or locking device to maintain this pressurization of the piezo-electric element during the flight until the impact is provided and that in the electric Line from the piezo element to the detonator is a switch that responds to the impact is provided.

Gemäss der Erfindung wird also das Piezo-Element nicht wie bisher beim Aufschlag des Geschosses druckbeaufschlagt, so dass auch die erwähnten Abhängigkeiten der Aufschlagkraft von Aufschlagwinkel, Aufschlaggeschwindigkeit, Bodenbeschaffenheit und dgl. fortfällt. Stattdessen wird das Piezo-Blement schon vor dem Aufschlag des Geschosses, insbesondere durch den Gasdruck bzw. die Beschleunigung beim Abschuss des Geschosses druckbeaufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung des Piezo-Elementes beim Abschuss wird in dem Piezo-Element in eine entsprechende elektrische Spannung umgesetzt. Um diese im Moment des Abschusses auftretende Druckbeanspruchung und damit die dieser entsprechende elektrische Spannung während des Fluges bis zum Aufprall des Geschosses aufrechtzuerhalten, ist die angegebene Verriegelungsvorrichtung vorgesehen. Damit steht also wahrend des gesamten Fluges die erforderliche Zündspannung in dem Piezo-Element an, das Piezo-Element übernimmt gleichsam die Funktion eines kondensators. Um diese elektrische Zündspannung im Moment des Aufschlages zur Zündung des Detonators freizugeben, ist der genannte Schalter in die elektrische Bettung vom Piezo-Element zum elektrischen Detonator eingebaut, welcher Schalter auf den Aufschlag des Geschosses anspricht.According to the invention, the piezo element will not be the same as before pressurized when the projectile hits, so that the dependencies mentioned the force of the impact, the angle of impact, the speed of the impact and the nature of the ground and the like. Instead, the Piezo-Blement is activated before the Projectile, in particular due to the gas pressure or the acceleration when firing of the projectile pressurized. This pressurization of the piezo element When it is fired, a corresponding electrical voltage is generated in the piezo element implemented. To this occurring at the moment of the launch pressure and so that the corresponding electrical voltage during the flight until the impact To maintain the projectile, the specified locking device is provided. This means that the required ignition voltage is in the during the entire flight Piezo element on, the piezo element takes over the function one capacitor. About this electrical ignition voltage at the moment of impact for ignition To release the detonator, the said switch is in the electrical bedding installed from the piezo element to the electric detonator, which switch to the Impact of the projectile responds.

In jedem Falle, also auch bei der geringsten Aufschlaggeschwindigkeit unter dem geringsten Auftreffwinkel in dem weichesten Gelände und bei Rinzutreten aller denkbare-n übrigen ungünstigen Umstände, ist die Aufschlagenergie noch mit Sicherheit um Grössenordnungen grösser als die grösste Energie bzw. Erschütterung, die beim Transport und der Handhabung des Geschosses bzw. des Zünders auftreten können, so dass der Schalter dementsprechend ausgelegt sein kann, dass er beim Aufschlag des Geschosses mit Sicherheit anspricht, bei dem mit transport und Handhabung verbundenen Erschütterungen aber mit Sicherheit nicht anspricht.In any case, even at the lowest speed of service at the lowest angle of incidence in the softest terrain and when stepping in of all conceivable other unfavorable circumstances, the impact energy is still with Safety by orders of magnitude greater than the greatest energy or vibration, which occur during the transport and handling of the projectile or the detonator can, so that the switch can be designed accordingly that it is at impact of the projectile responds with certainty, in the case of the transport and handling associated But it certainly does not respond to vibrations.

Vorteilhaft ist das Piezo-Element in einem zylindrischen Gehäuse auf bzw. unter einem oder zweischen zwei federnden Scheiben angeordnet. Die federnden Scheiben und damit das Piezo-Element werden beim Abschuss druckbeaufschlagt. Durch Arretierung in ir zasammengedrückten, also druckbeaufschlagten Stellung der federnden Scheiben wird diese Druckbeaufschlagung aufrechterhalten bis zum Aufschlag des Geschosses.The piezo element is advantageously in a cylindrical housing or arranged under one or two resilient discs. The springy ones The panes and thus the piezo element are pressurized when they are fired. By Locking in the compressed, ie pressurized, position of the resilient This pressurization is maintained until the bullet hits the panes.

Bei Verwendung des Gasdruckes zur Druckbeaufschlagung ist gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Kolben durch den Gasdruck in dem zylindrischen Gehäuse verschieblich, wobei ein Liderungsring am Kolben in eine Rille am Zylinder zur Verriegelung der Bederscheiben in der komprimierten Stellung einrastet. When using the gas pressure for pressurization, see an embodiment of the invention a piston by the gas pressure in the cylindrical Slidable housing, with a ring on the piston in a groove on the cylinder to lock the operator panels in the compressed position.

Bei Verwendung der Abschussbeschleunigung zur Druckbeaufschlagung der Federscheiben und damit des Piezo-Elementes ist gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfall ein Kolben in den Zylinder durch die Abschussbeschleunigung verschieblich, wobei der Kolben in der komprimierten Stellung der Federringe durch eine Stiftverriegelung verriegelt wird, welche Stiftverriegelung durch die auf dem Drall beruhende Zentrifugalbeschleunigung ausgelöst wird. When using the launch acceleration for pressurization the spring washers and thus the piezo element is according to another embodiment the invention also a piston into the cylinder by the launch acceleration displaceable, with the piston in the compressed position of the spring rings a pin lock is locked, which pin lock by the on the Centrifugal acceleration based on swirl is triggered.

Gemäss- einer anderen Ausführung der Erfindung kann auch das Piezo-Element selbst durch Ausnutzung der Zentrifugalkräfte des Dralles beaufschlagt werden. Da der Drall und damit die Zentrifualkraft im wesentlichen während der gesamten Flugdauer unveränderlich ist, kann bei dieser Ausführung ein besonders Verriegelungselement entfallen. Es ist also im wesentlichen nur erforderlich, dass das Piezo-Element zusammen mit einem ederelement und einem rägheitsmasseelement quer zur längsrichtung des Geschosses angeordnet und damit der Zentrifugalkraft des Dralles ausgesetzt sind. According to another embodiment of the invention, the piezo element can also even be acted upon by utilizing the centrifugal forces of the swirl. There the spin and thus the centrifugal force essentially during the entire duration of the flight is invariable, a special locking element can be used in this embodiment omitted. It is therefore essentially only necessary that the piezo element together with an eder element and an inertial mass element transversely to the longitudinal direction of the projectile and thus exposed to the centrifugal force of the twist are.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend drei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei ist jedoch der Einfachheit halber der elektrische Detonator sowie der genannte Schalter fortgelassen.To explain the invention in more detail, three exemplary embodiments are described below described with reference to the drawing. However, for the sake of simplicity, this is the electrical one Detonator and the aforementioned switch are omitted.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungs-beispiel der Erfindung welches durch den Gasdruck beim Abschuss beaufschlagt wird, Fig. 2 zeigt ein Aus führungsbei spiel -mit Beaufschlagung durch die Abschlussbeschleunigung, Fig. 3 zeigt schematisch die Ausführung der Erfindung bei Beaufschlagung des Piezo-Elementes durch die Zentrifugalkraft des Dralles.Fig. 1 shows schematically an embodiment of the invention which is acted upon by the gas pressure when firing, Fig. 2 shows an imple mentation game -with loading by the final acceleration, Fig. 3 shows schematically the implementation of the invention when the piezo element is acted upon by the centrifugal force of the twist.

Gemäss Fig. 1 und Fig. 2 ist in einem Gehäuse 2 ein piezoelektrisches Element 1 zwischen zwei federnden Scheiben 3 angeordnet. Durch Kontaktösen 5 wird die elektrische Spannung von dem Piezo-Element 1 abgenommen und über einen - nicht dargestellten - beim Aufschlag des Geschosses ansprechenden Schalters auf den - nicht dargestellten - elektrischen Detonator freigegeben.According to FIGS. 1 and 2, a housing 2 contains a piezoelectric Element 1 is arranged between two resilient washers 3. Through contact lugs 5 the electrical voltage is taken from the piezo element 1 and via a - not shown - when the projectile hits the switch that responds to the - not shown - released electric detonator.

Gemäss Fig. 1 ist in dem Zylinder 2 ein Kolben 4 verschieblich, der von dem Gasdruck beim Abschuss des Geschosses beaufschlagbar ist. Ein Iiderungsring 11 am rückwärtigen Ende des Kolbens rastet in der vorgeschobenen, komprimierten Stellung der elatischen Scheiben 3 in eine umlaufende Rille 10 am Zylinder 2 ein, wodurch die elastischen Scheiben 3 in der komprimierten Stellung gehalten werden, so dass die auf den Piezo-Kristali 1 die wirkende Federkraft und damit/dieser entsprechende elektrische Spannung ebenfalls fixiert bleiben.According to Fig. 1, a piston 4 is displaceable in the cylinder 2, the can be acted upon by the gas pressure when the projectile is fired. An obedience ring 11 at the rear end of the piston engages in the advanced, compressed Position of the elastic disks 3 in a circumferential groove 10 on the cylinder 2 a, whereby the elastic discs 3 are kept in the compressed position, so that the spring force acting on the piezo-crystal 1 and thus the corresponding spring force electrical voltage also remain fixed.

~Gemass Big. 2 ist in den Zylinder 2 eine Scheibe 4 auf Abstand von der elastischen Scheibe 3 gehalten. Auf Grund der Abschussbeschleunigung prallt die Scheibe 4 auf die elastischen Scheiben 3 auf, wodurch diese komprimiert und damit das Piezo-Element 5 elektrisch geladen werden. Die Scheibe 4 wird in der komprimierten Stellung der Scheibe 3 arretiert durch die in radialen Bohrungen im Kolben 4 vorgesehenen Stifte 7, die in eine Nut 12 im Zylinder 2 in der komprimierten Stellung einrasten.~ According to Big. 2 is in the cylinder 2 a disk 4 at a distance from the elastic disc 3 held. Due to the launch acceleration, bounces the disc 4 on the elastic discs 3, thereby compressing them and so that the piezo element 5 is electrically charged. The disc 4 is compressed in the The position of the disk 3 is locked by the radial bores in the piston 4 Pins 7 which snap into a groove 12 in the cylinder 2 in the compressed position.

Gemäss Fig. 3 ist der Zylinder 2 mit Piezo-Element 1, federnden Scheiben 3 und Massescheibe 4 quer zur längsrichtung des Geschosses angeordnet; und zwar sind drei solcher Zylinder über den Umfang verteilt; die Anschlussklemmen sind untereinander verbunden. Durch die Zentrifugalkraft auf Grund des Dralles wirkt die Masse der Scheiben 4 auf die Federelemente 3 und damit auf die Piezo-Elemente 1, wodurch in den Piezo-Elementen die entsprechende elektrische Spannung erzeugt wird. Da der Drall im wesentlichen während des Fluges unveränderlich ist, entfällt eine besondere Verriegelung in der komprimierten Stellung.According to FIG. 3, the cylinder 2 has a piezo element 1, resilient disks 3 and mass disk 4 arranged transversely to the longitudinal direction of the projectile; in fact three such cylinders are distributed over the circumference; the connection terminals are one below the other tied together. Due to the centrifugal force due to the twist, the mass of the Disks 4 on the spring elements 3 and thus on the piezo elements 1, whereby in the corresponding electrical voltage is generated in the piezo elements. Since the Twist is essentially unchangeable during flight, a special one is omitted Lock in the compressed position.

Claims

Electric fuse for detonators, especially on projectiles at least one piezoelectric element for generating the ignition voltage, thereby characterized in that the piezo-electric element (5) from the gas pressure and / or the acceleration when firing is acted upon that a latching or locking device to maintain this pressurization of the piezo element (5) during- of the flight up to the impact is provided, and that in the electrical power from the piezo element (5) to the detonator a switch that responds to the impact is provided.

2. igniter according to claim 1, characterized in that the piezo element (1) in a cylindrical housing (2) on or under one or between two resilient ones Discs (3) is angoerdnet.

3. igniter according to claim 1 and 2, characterized in that in the housing (2) a piston (4) is displaceable by the gas pressure when firing, wherein an Iiderungsring (11) on the piston (4) in a groove (10) on the cylinder (2) for Locking of the spring washers (3) engages in the compressed position.

4. igniter according to claim 1 and 2, characterized in that in the Housing (2) a piston (4) due to the acceleration when the projectile is fired is displaceable, in a radial bore (7) in the piston (4) at least a pin is terschieblich, which is in the compressed position of the spring washers (3) engages in a corresponding groove (12) on the cylinder (2).

5. Electric fuse for detonators, especially on projectiles with at least one piezo-electric element for generating the ignition voltage, characterized in that at least one piezo element (1) from the centrifugal force is acted upon due to the projectile twist during the flight, and that in the electrical line from the piezo element (1) to the detonator a more responsive to the impact Switch is provided.

6. igniter according to claim 5, characterized in that transversely to the longitudinal direction of the projectile at least one cylinder liner is arranged, instr a centrifugal mass (4) and that this exposed piezo element (1) are arranged.

7. igniter according to claim 6, characterized in that the piezo element (1) is provided between two resilient washers (3).

8. igniter according to claims 5 to 7, characterized in that on the circumference of the projectile three cylinder sleeves are provided according to claim 7, whose piezo elements are electrically connected to one another.