DE2210277A1 - Elektronisches Zündsystem - Google Patents

Description

. Düsseldorf, 1. März 1972

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Elektronisches Zündsystem

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme für digitale Beschleunigungsmesser. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Sicherungs-ZSeharfmachungs-Signal für ein Explosivgeschoß, beispielsweise ein Artilleriegeschoß, bei dem ein Beschleunigungsmesser in Vei*bindung mit einer Schaltungsanordnung verwendet ist.

Zur Zeit werden die meisten Artilleriegeschosse mit mechanischen Zür.cl Systemen betrieben. Ein wichtiges Teil dieser Systeme stellt eine Sicherungs- und Scharfmachungseinrichtung dar, bei der zur Zündung zwei Umgebungen bzw. Umgebungszustände gefühlt werden müssen. Das Fühlen der zwei IJmgebungszustände wird durch mechanisches Fühlen oder Abtasten des Rückschlags (Bewegungsrichtung) und der Zentrifugal- (Drall-) Kräfte mit Gewicht und Federn durchgeführt, die ein Entriegeln und ein Drehen von sich bewegenden Teilen erlauben, solange die Besdi leunigungskräfte für eine ausreichend lange Zeit aufrechterhalten werden»

Der itiickschlag und die Zentrifugalkräfte müssen dann zur Durchführung des Sicherungs-ZScharfmachungs-Betriebs zeitlich hintereinander angewendet werden; der mechanische Bückschlag-Sensor

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muß erregt werden, damit der Drall-Sensor wirksam wird. Bevor daher eine Messung der Drallbeschleunigungskräf te vorgenommen nrerden kann, muß bereits eine Messung und ein Fühlen der Rückschlag-Beschleunigungskräfte durchgeführt worden sein. Das Fühlen und Messen der zwei Kräfte kann nicht unabhängig voneinander vorgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektronisches System für eine Beschleunigungsinforuiation über ein sich bewegendes Objekt zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung für eine Beschleunigungsinformation über ein Objekt erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Beschleunigungsmeßeinrichtung, die im wesentlichen denselben Beschleunigungskräften wie das Objekt ausgesetzt ist und die mindestens ein erstes Signal erzeugt, wenn das Objekt tatsächlich mindestens einen ausgewählten Beschleunigungspegel überschreitet, und eine Schaltungsanordnung, die auf das erste Signal anspricht und mindestens ein zweites Signal erzeugt, um das Bestehen des ersten Signals für eine vorbestimmte Zeit anzuzeigen.

Es ist also eine Einrichtung geschaffen, um anzuzeigen, ob und wann sich das Objekt fortwährend mit einer vorbestimmten Minimalbeschleunigung während einer vorbestimmten Zeitdauer bewegt. Wenn sich das Objekt mit einer vorbestimmten Minimalbeschleunigung weiterbewegt, wird von einem Zähler ein zweites Signal erzeugt, der von dem Beschleunigungsmesser gesteuert bzw. gestartet wird. Mittels einer Steuereinrichtung wird das Signal von dem Beschleunigungsmesser an den Zähler freigegeben. Venn der Zähler seinen vollen Zählerstand erreicht, wird mittels der Steuereinrichtung die Übertragung von dem Beschleunigungsmesser zu dem Zähler gesperrt.

Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung einen elektronischen Zünder für Explosivgeschosse, beispielsweise ein Artilleriegeschoß oder einen Mörser. Wenn das System für einen solchen

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Zweck verwendet wird, sind mindestens zwei Beschleunigungsmeßeinriclitungen erforderlich, so daß Beschleunigungen in mehr als einer Richtung gefühlt und gemessen werden können«, Das heißt, es können sowohl der Rückschlag als auch die Drallbeschleunigungen gemessen werden. Das System schafft weiterhin eine Einrichtung zum Vergleich der Ausgänge der zwei Beschleunigungsineßeinrichtungen, da die Ausgänge unabhängig voneinander gebildet sind. Wenn die Vergleichseinrichtung die entsprechenden Eingänge empfängt, erzexigt sie das erstrebte Sicherungs-ZScharfmachungssignal.

Die Vergleichseinrichtung ist zur Messung der Zeitdauer ausgelegt, während welcher bestimmte, ausgewählte Beschleunigungen vorhanden sind. Wenn die ausgewählten Beschleunigungen für die vorbestimmten Zeitperioden vorhanden sind, wird das Sicherungs-ZScharfmachungssignal abgegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig.l ein Funktionsblockschaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise der bekannten Einrichtungen;

Fig.2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung mit einer Anzeige, wann ein sich bewegendes Objekt einem vorbestimmten Beschleunigungspegel für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt worden ist; und

Figo5 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur vollständigen Analyse der Beschleunigungsinformation.

Die Wirkungsweise der gegenwärtig verwendeten mechanischen Zünder kann anhand der Fig.l erläutert werden« Ein Rückschlag-Sensor 1 erhält als einen Eingangswert eine Kraft, die der Rückschlagbeschleunigung a (t) proportional ist. Die Rückschlagbesäileunigung ist als die Beschleunigung in der Bewegungsrichtung definiert«, Bei einem Artilleriegeschoß liegt die Rückschlagbeschleuiiiguiig in der Richtung, in der das Geschoß abgefeuert wurde.

BAD ORIGINAL

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Wenn die Rückschlagbeschleunigung einen vorbestimmten Pegel erreicht, wird der Rückschlag-Sensor gegen die Kraft einer Feder rückgeführt und entriegelt den Dreh- oder Rotations-Sensor 2. Der Rotations-Sensor 2 fühlt und mißt den Drallwertyiem das Geschoß ausgesetzt ist. Diese Messung erfolgt in Form einer Messung der Rotationsbeschleunigung a (t). Wenn die Rotationsbeschleunigung zunimmt, beginnt sich der Rotations-Sensor zu drehen. Bei Rotation des Rotations-Sensors wird der zur Sicherung eingebaute (out-of-line) Unterbrecher aus seiner Lage in dem Zündsatz entfernt. Der Zünder ist scharf gemacht, wenn der zur Sicherung eingebaute Unterbrecher aus dem Zündsatz entfernt ist. Mittels Getriebe 4 ist es möglich, die Scharfmachungszeit so zu steuern, daß eine Sicherung/Scharfmachung in vorgesehenem Abstand vom Aufschlagpunkt und vom Abschuß stattfindet*

In Fig.2 ist ein Untersystem 10 des in Fig.3 wiedergegebenen Beschleunigungs-Analysiersysteeedargestellt. Das Untersystem 10 weist einen Beschleunigungs-Sensor 12 auf. Zu diesem Zweck kann jede Art Beschleunigungs-Sensor verwendet werden. Er muß aber eine sehr genaue Anzeige geben können, wenn sich das Objekt, an dem er angebracht ist, bei einer oder in der Nähe einer vorbestimmten Beschleunigung bewegt. Vorzugsweise sollte ein Beschleunigungs-Sensor 12 verwendet werden, wie er in der Anmeldung P 21 50 052.7 (W.E.41,890) verwendet ist. Der in der vorerwähnten Anmeldung beschriebene: Beschleunigungs-Sensor ist ein digitaler Beschleunigungsmesser. Das heißt, er gibt nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn das Objekt, an dem er befestigt ist, einen vorbestimmten Beschleunigungspegel erreicht. An diesem Punkt und nur an diesem Punkt gibt ein digitaler Beschleunigungsmesser das Ausgangssignal ab. Die Kräfte, die auf den Beschleunigungs-Sensor 12 einwirken, sind schematisch durch einem Pfeil 13 als Eingangswert zu dem Beschleunigungs-Sensor 12 dargestellt. Der Ausgang des Beschleunigungs-Sensors 12 ist eine Spannung, die Schematisch durch einen Pf*il 14 wiedergegeben ist.

Der Alusgang 14 des Beschleunigungs-Sensors 12 wird einer der Eingänge einer Steuereinrichtung, die ein UND-Glied 16 aufweist.De-

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finitionsgemäß ist ein UND-Glied eine Schaltungsanordnung, an deren Ausgang nur eine (logische) EINS anliegt, wenn an jedem seiner Eingänge ebenfalls eine (logische) EINS anliegt; andererseits liegt am Ausgang des UND-Glieds eine '(logische) NULL an_e Eine (logische) EINS zeigt an, daß ein Signal vorhanden ist, während eine (logische) NULL anzeigt, daß kein Signal vorhanden ist. Das bedeutet aber, daß ein UND-Glied kein Ausgangssignal abgibt, wenn an irgendeinem seiner Eingänge keine (logische) EINS anliegt.

Das UND-Glied 16 hat drei Eingänge. Einer der Eingänge ist das Ausgangssignal lh von dem Beschleunigungs-Sensor 12. Ein anderer der Eingänge wird von einem Taktgeber 18 versorgt. Der Taktgeber 18 gibt eins Folge positiver Taktimpulse auf eine Leitung 19 ab, die den zweiten Eingang des UND-Glieds 16 darstellt.

Der dritte Eingang des UND-Glieds 16 ist ein Sperrsignal von einem Inverter, der durch einen Kreis 17 angedeutet ist. Definitionsgemäß liegt am Ausgang eines Inverters nur dann eine (logische) EINS an, wenn an seinem Eingang eine (logische) NULL anliegt. Wenn umgekehrt am Eingang des Inverters eine EINS anliegt, dann liegt an seinem Ausgang eine NULL an.

1/enn sich daher das Objekt, in dem die vorliegende Beschleunigung s-Fühl schaltung angebracht ist, in Ruhe befindet, oder wenn es einer Beschleunigung ausgesetzt ist, die geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwertpegel, dann liegen an zwei Eingängen des UND-Gliedes 16 jeweils eine EINS an. Die erste EINS stammt von den positiven Teilen der Impulsfolge, die von dem Taktgeber 18 erzeugt wird. Die zweite EINS stammt von dem Inverter 17. Wenn sich das Objekt zu beschleunigen beginnt und sich so beschleunigt, daß es den Beschleunigungs-Schwellenwertpegel überschreitet, der durch den Aufbau bzw. die Auslegung des Beschleunigungs-Sensors 12 ausgewählt ist, wird von dem Beschleunigungs-Sensor 12 über die Leitung l^lt das dritte Eingangssignal in Form einer (logischen) EINS dem UND-Glied 16 zugeführt.

Sobald eine EINS an allen drei Eingängen des UND-Glieds 16 vorhan-

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den 1st, gibt das UND-Glied 16 den Taktgeber frei,und es kommt ein Signal auf die Leitung 21; das heißt, es wird ein Signal von dem Beschleunigungsmesser 12 und dem Taktgeber 18 an einen Zähler 23 übertragen. Die Taktimpulse auf der Leitung 21 kommen an den Eingang des Zählers 23* Mittels des Zählers 23 wird die Anzahl der Impulse gezählt, die durch das UND-Glied 16 hindurcbekommen· Der Zähler 23 erzeugt eine Folge von Einsen, wenn eine vorbestimmte minimale Anzahl von Impulsen in den Zähler eingegeben ist. Wenn eine solche vorbestimmte Folge von EINS-Signalen an dem Zähler erscheint, folgt daraus notwendigerweise, daß jedes der Eingangssignale an dem UND-Glied 16 für eine vorbestimmte Zeitdauer eine (logische) Eins war. Andererseits kann die Folge der EINS-Signale an dem Zähler dazu verwendet werden, um die gesamte Zeitdauer zu bestimmen, während der alle Eingangssignale an dem UND-Glied 16 gleichzeitig eine (logische) EINS sind. Der Ausgang des Zählers 23, der eine Folge von (logischen) EINSEN ist, ist mit einem weiteren UND-Glied 27 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Zähler 23 und dem UND-Glied 27 ist durch Pfeile 25 angegeben.

Das UND-Glied 27 kann so ausgelegt sein, daß eine Anzahl EINS-Eingänge erforderlich ist, bevor es leitend wird. Hierbei muß selbstverständlich ein hoher Zählerstand oder eine hohe Folge von EINS-Signalen an dem Zähler 23 erreicht werden, wenn eine große Anzahl EINS-Eingänge an dem UND-Glied benötigt wird.

Venn der Zähler 23 den vorbestimmten Zählerstand erreicht, liegt an jedem der Eingänge des UND-Gliedes 27 eine (logische) EINS an. Zu diesem Zeitpunkt gibt das UND-Glied 27 ein Ausgangssignal auf die Leitung 30 ab, wodurch angezeigt wird, daß der ausgewählte oder vorbestimmte Beschleunigungspegel erreicht und/oder für eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten worden ist. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal von dem UND-Glied 27 über eine Leitung 29 dem Eingang des Inverters 17 zugeführt. Da das Ausgangssignal auf der Leitung 29 eine EINS ist, wird einer der Eingänge an dem UND-Glied 16 wegen des vorgeschalteten Inverters 17 eine NULL. Das UND-Glied 16 überträgt dann nicht mehr das zusammengefaßte Signal Ik von dem Beschleunigungsmesser und das Signal 19 von dem Taltgeber an den Zähler 23. Die Übertragung des zusammenge-

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faßten Signals wird dann beendet und der Zählerstand des Zählers 23 wird nicht mehr weitergestellt, das heißt, keines der Ausgangssignale wird eine NULL. Das UND-Glied 27 gibt fortwährend ein Ausgangs signal auf die Leitung 30, obwohl das UND-Glied 16 nichtleitend wird.

In Fig.3 ist dargestellt, wie die in Fig.2 wiedergegebene Grundschaltung in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet worden ist. Die bevorzugte, in Fig.3 dargestellte Ausführungsform ist in einem Explosivgeschoß, beispielsweise einem Artilleriegeschoß oder einem Mörser,verwendbar. Hierdurch wird ein Sicherungs-/ Scharfmachungs-Signal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt geschaffen, nachadern das Geschoß abgeschossen worden ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Fig.3 ist sowohl eine Rückschlag-Sensoranordnung als auch eine Drall-Sensoranordnung dargestellt. Mde Sensoranordnungen sind in einem Zündergehäuse untergebracht, das in die Spitze des (nicht dargestellten) Geschosses eingeschraubt ist. Das Zündergehäuse anzubringen, ist dem Fachmann bekannt. Die Bückschlag-Sensoranordnung ist innerhalb des Zündergehäuses in der Bohrungsachse angeordnet. Die Drall-Sensoranordnung ist ebenfalls in dem Zündergehäuse untergebracht; sie ist aber in radialer Richtung ein Stück außerhalb der Bohrungsachse angeordnet. Der Abstand in radialer Richtung wird diwrch die Beschleunigungskräfte bestimmt, die gefühlt werden sollen, was im einzelnen weiter unten genauer erläutert wird.

Der Fachmann weiß aber auch, daß bei einigen Geschossen leine Drall-Sensoranordnung benötigt wird, da den Geschossen beim Abschuß kein Drall erteilt wird. Genauso weiß der Fachmann auch, daß die Schaltungsanordnung der Fig.3 nicht nur allein dazu verwendbar ist, um eine Beschleunigungsinformation von Explosivgeschossen zu ermitteln. Die in Fig.3 dargestellte Schaltungsanordnung kann ohne weiteres verändert werden, um eine Beschleunigungsinformation über andere Objekte, wie beispielsweise ein Automobil oder einen Generator,zu ermitteln und/oder Beschleunigungen in anderen Richtungen zu fühlen.

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Die in Fig,3 dargestellte Schaltung weist eine Rückschlag-Sensoranordnung 40 auf, die eine Information über Beschleunigungsänderungen in einer Planrichtung (transverse), beispielsweise in Flugrichtung des Geschosses,erzeugt. Die Rückschlag-Sensoranordnung 40 weist eine Anzahl Beschleunigungsmesser auf, die so ausgelegt sind, daß sie eine Anzahl Ausgangssignale abgeben, wenn sich die Beschleunigung des Geschosses ändert. Bevor ein Sicherungs—/ Scharfmachungs-Signal abgegeben werden kann, muß die Schaltung feststellen, daß das Geschoß abgeschossen worden ist. Das heißt, sie muß zwischen folgenden Möglichkeiten unterscheiden: einem versehentlichen Runterfallen des Geschosses, während die BedienungsnianfBChaften mit ihm umgehen; Beschleunigungskräften, die auf das Geschoß ausgeübt werden, während es beispielsweise in einem Lastwagen transportiert wird, und einem tatsächlichen Abfeuern oder Abschießen.

Nach Überprüfung der Beschleunigungsdaten bei verschiedenen Geschossen hat sich ergeben, daß eine "Abfeuerungsumgebung" von einer "Ilandhabungsumgebung" unterschieden werden kann,wenn das Geschoß eine Beschleunigung von 100g erreichte, wobei g die Erdbeschleunigung ist, und wenn die Beschleunigung für ungefähr 5 ms aufrechterhalten wurde. Einer der digitalen Beschleunigungsmesser in der Rückschlag-Sensoranordnung 40 ist daher so ausgelegt, daß er ein Ausgangssignal an die Leitung 41 abgibt, wenn das Geschoß, an welchem er befestigt ist, auf 100 g beschleunigt oder wenn es den 100 g Pegelwert in einer ersten Richtung, das heißt,in Richtung zunehmender Beschleunigung überschreitet.

Wie bereits in Verbindung mit der in Fig.2 dargestellten Schaltung erläutert, ist der Ausgang des Beschleunigungsmessers mit einem UND-Glied und einem Zähler verbunden, um zu bestimmen, wie lange das Geschoß einem bestimmten Beschleunigungspegel ausgesetzt ist. Das Ausgangssignal auf der Leitung 41 wird dem UND-Glied 44 über eine Leitung 43 zugeführt. Wenn eine (logische) EINS auf der Leitung 43 an einem der Eingänge des UND-Glieds 44 anliegt, bei dem über den Inverter 46 an einem anderen Eingang eine (logische) EINS anliegt, gibt das UND-Glied 44 ein Ausgangssignäl an einen

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Zähler 48 jedesmal dann ab, wenn über eine Leitung 38a ein Impuls von dem Haupttaktgeber 38 zugeführt wird. Von dem Haupttaktgeber 38 stammen alle Taktimpulse, die in der Schaltung benötigt werden. Das Anliegen der Impulse von dem Taktgeber ist in Fig.3 durch einen Pfeil, die Buchstaben el und das Bezugszeichen 38 mit einem entspechenden zusätzljß hen Buchstaben angezeigt.

Das zweite Kriterium, das sich als notwendig herausgestellt hat, um zu bestimmen, daß eine Abfeuerung stattgefunden hat, ist die Zeitdauer, in der das Geschoß den 100 g Besdieunigungspegelwert erreicht und/oder überschritten hat. Ein UND-Glied 50 ist daher so ausgelegt, daß es nur ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Zähler den Zählerstand erreicht, der für die Anzeige notwendig ist, daß der 100 g-Beschleunigungspegel 5ms lang erreicht und/oder überschritten worden ist. Zu diesem Zeitpunkt gibt das UND-Glied 50 eine (logische) EINS an den Inverter 46 ab, wodurch eine Übertragung von Signalen von dem UND-Glied 40 beendet wird; gleichzeitig gibt das UND-Glied 50 ein Ausgangssignal über eine Leitung an einen Eingang eines UND-Glieds 80 ab. Wenn das UND-Glied 80 dieses erste Eingangssignal erhält, stellt dies eine beinah 100-prozentige Wahrscheinlichkeit dar, daß das Geschoß abgesehossen worden ist, und gerade nicht auf der Ladefläche eines Lastwagens "herumspringt¹¹ und auf diese wiederholt aufschlägt.

Obwohl die Schaltung nunmehr "weiß", daß das Geschoß abgesehossen worden ist, weiß sie noch nicht, ob der Abschuß ach von dem Standpunkt aus "gut" war, ob das Geschoß eine ausreichende Besdileunigung erreicht hat oder nicht, um von der Alischußvorrichtung frei^ zukommen und um eine ausreichende Entfernung von dem Abschußpunkt zu erreichen. Die Rückschlag-Sensoranordnung 40 weist daher noc h einen zweiten digitalen Beschleunigungsmesser auf, mit dem bestimmt wird, ob das Geschoß den 600g Beschleunigungspegelwert erreicht und/oder überschreitet. Das Ausgangssignal von dem digitalen Beschleunigungsmesser, der ein Avisgangs signal abgibt, wenn das Geschoß den 6üOg-Pegelwert erreicht und/oder Übersfareitet, wird über eine Leitung 42 weitergeleitet und einem UND-Glied 54 zugeführt, ./eim das Signal auf der Leitung 42 und die anderen Eingangs signale einschließlich der Taktgeberimpulse auf der Leitung 38b an dem

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UND-Glied 54 anliegen, gibt dieses ein Ausgangssignal an einen Zähler 56 ab. Der Zähler 56 gibt über ein UND-Glied 58 ein Ausgangssignal ab, wenn das Geschoß den 600g-Beschleunigungspegelwert für mindestens 3 iiisek erreicht und/oder überschritten hat. Zu diesem Zeitpunkt gibt dann das UND-Glied 58 ein Ausgangssignal an einen Inverter 53 ab, wodurch das UND-Glied 54 nichtleitend wird; gleichzeitig gibt das UND-Glied 58 auch ein Signal auf die Leitung 59 und damit an einen zweiten Eingang eines UND-Glieds 80 ab.

Von der Rückschlag-Sensoranordnung 40 liegt noch eine zusätzliche Information über eine Leitung 61 und einen Inverter 62 an. Wenn das Geschoß den lOOg-Beschleunigungspegelwert erreicht und/oder überschreitet, erscheint eine (logische) EINS auf der Leitung und dann auch auf der Leitung 6l als Eingangssignal zu dem Inverter 62. Über den Inverter 62 liegt dann eine (logische) NULL an einem der Eingänge des UND-Glieds 80, wodurch erreicht ist, daß das UND-Glied 80 nichtleitend wird. Bekanntlich geht die Beschleunigung des Geschosses kurze Zeit, nachden das Geschoß den Lauf oder das Rohr der Attschußvorrichtung verläßt, auf NULL zurück. Die Geschwindigkeit bleibt aber für eine lange Zeit konstant, nachdem das Geschoß das Rohr der Abjchußeinrichtung verlassen hat. Wenn das Geschoß das Rohr der Abschußeinrichtung verlassen hat, überschreitet die Beschleunigung des Geschosses den lOOg-Beschleunigungspegelwert in einer zweiten Richtung, und zwar in Richtung abnehmender Beschleunigung; hierdurch kommt eine (logische) NULL auf der Leitung 41 und auch auf der Leitung 61 zustande. Eine (logische) NULL am Eingang des Inverters 62 ergibt eine (logische) EINS, die an dem entsprechenden Eingang des UND-Glieös 80 er scheint. Die Beschleunigungsabnahme bewirkt dann aber kein Aussetzen der AUsgangssignale von dem UND-Glied 50 oder dem UND-Glied 58, da sie unabhängig voneinander leitend werden, wenn sie einmal in einen leitenden Zustand geschaltet sind. Durch eine zusätzliche (logische) EINS auf der Leitung 61 ist sichergestellt, daß das Geschoß von dem Rohr der Abschußeinrichtung freigekommen und eine Explosion in Innern des Rohrs verhindert ist. Über den Inverter 62 wird dann ein drittes Eingangssignal an das UND-Glied 80 abgegeben.

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Zusätzlich zu den hohen Beschleunigungen in Flugrichtung besitzen viele Artilleriegeschosse absichtlich eine hohe Drallgeschwindig— keit, um die Stabilität während des Flugs sicherzustellen. Bevor dann ein Sicherungs-ZScharfinachungssignal gegeben werden kann, muli festgestellt werden, ob das Geschoß wenigstens mit einer vorbestimmten Drallgesehwindigkeit dreht oder nicht. Eine einfache liöglichkeit, die Drallgeschwindigkeot des Geschosses zu messen, besteht darin, die Zentrifugalbeschleunigung des Objekts zu messen, da die Drallgeschwindigkeit mit der Zentrifugalbeschleunigung entsprechend der Gleichung a = (2IT η) R in Verbindung steht, wobei a die Zentrifugalbeschleunigung, η die Drallgeschwindigkeit in Umdrehungen/sek und Il der radiale Abstand von der Bohrungsachse des Geschosses zu der Sensoranornnung ist, die in dem Zündergehäuse untergebracht ist. Eine zweite Sensoranordnung, die Drall-Sensoranordnung 6h,ist daher in einem Abstand R von der Geschoßmittellinie (der Bohrungsachse) angebracht, wobei der Abstand durch die vorerwähnte Beziehung zwischen den Größen a , η und R bestimmt ist. Wenn das zu überwachende Objekt lseinem Drall ausgesetzt ist, dann ist natürlich auch keine Drall-Sensoranordnung erforderlich»

Der Eingang zu der Drall-Sensoranordnuig 64t ist durch einen Pfeil wiedergegeben, der mit "ürallbeschleunigung¹¹ bezeichnet ist. Damit die in Fig,3 dargestellte Ausführungsform in einer größeren Anzahl unterschiedl'i eher Geschosse verwendet werden kann, von denen sich jedes mit einer unterschiedlichen Drallgeschwindigkeit dreht, ist die Drall-Sensoranordnung 6k so ausgelegt, daß ein Aitsgangssignal auf einer Leitung 66 anliegt, wenn die Drallbeschleunigung den iOOg-Pegelwert erreicht und/oder überschreitet. Wenn das Signal auf der Leitung 66 erscheint, wird es dem UND-Glied 80 zugeführt und stellt dann eine vierte (logische) EINS an dem UND-Glied 80 dar.

Venn die vierte (logische) EINS dem UND-Glied 80 zugeführt ist, hat die Schaltung festgestellt, daß alle Mindestbedingungen für ein Sicherungs-ZScharfmachungssignal eingehalten worden sind,, Das heißt, das Signal auf der Leitung 51 hat angezeigt, daß das Geschoß abgefeuert worden ist, und daß es nicht nur auf der Lade»

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fläche des Lastwagens aufgeschlagen ist und auf dieser "herumspringt". Das Signal auf der Leitung 59 hat angezeigt, daß das Geschoß eine ausreichende Besdi leunigung in Flugrichtung erhalten hat, um seinen vorgesehenen Zielbestimmungsort zu erreichen. Durch das Signal auf der Leitung 61 ist angezeigt, daß das Geschoß das Rohr der Absenkvorrichtung verlassen hat, und keine Explosion innerhalb des Rohres stattfindet. Durch das Signal auf der Leitung 66 ist angezeigt, daß das Geschoß einen ausreichenden Drall besitzt und nicht vom Kurs abkommt. Jedes der vorerwähnten (logischen) EINS-Signale, die Schaltung, die sie erzeugt, und das UND-Glied 80 wirken tatsächlich wie eine Vergleichseinrichtung für die Beschleunigungssignale. Wenn daher alle vorerwähnten Signale eine (logische) EINS an das UND-Glied 80 abgeben, ergeben die von dem Inverter 63 erzeugte, (logische) EINS und die Taktimpulse auf der Leitung 38c zusammen ein Ausgangssignal an dem UND-Glied 80 auf einer Leitung 82.

Wenn so vorgesehen, könnte das Signal auf der Leitung 82 für das Sicherungs-ZScharfmachungssignal verwendet werden. Jedes Geschoß muß aber eine bestimmte Entfernung von dem Abschußpunkt in einer bestimmten Richtung fliegen, bevor es gezündet wird. Die Entfernung von dem Abschußpunkt ergibt sich aus der Gejschßanfangsgeschwindigkeit, da d = V t ist, wobei d die Entfernung von dem Abschußpunkt, V die Geschoßanfangsgeschwindigkeit und t die Zeit ist. Wenn die Geschoßanfangsgeschwindigkeit einmal bekannt ist, kann leicht durch Messen der Flugzeit bestimmt werden, wie weit das Geschoß von dem Abschußpunkt geflogen ist.

Eine Anzeige der Geschoßanfangsgeschwindigkeit V kann durch Messen der Drallbeaiileunigung erhalten werden, da V =nBT ist, wobei B der Bohrungsdurchmesser und T die Umkehrverdrillung (inverse twist) des Rohrs ist. Das bedeutet, die Geschoßanfangsgeschwindigkeit ist direkt proportional der Drallgeschwindigkeit n. Da die Drallgeschwindigkeit η mit der Zentrifugalbeschleunigung über die Gleichung a_c=:( 2Mi)²R in Beziehung steht, sind eine Anzahl zusätzlicher Beschleunigungsmesser in der Drallsensoranordnuig untergebracht, um die ungefähre Drallgeschwindigkeit, die Geschoßan-

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fangsgeschwindigkeit und die Entfernung vom Abschußpunkt zu ermitteln. Eine Anzahl Sensoren wird . gebraucht, da die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit verschiedenen Geschossen verwendet wird, von denen jedes unterschiedliche Beschleunigungsgeschwindigkeiten erfordern kann.

Es müssen auch keine Versuche durchgeführt werden, um die genaue Drallgeschwindigkeit zu bestimmen, die das Geschoß schließlich erreicht. Es muß lediglich ein spezieller Drallbereich bestimmt werden. In der bevorzugten, in Fig.3 dargestellten Ausführungsform werden drei zusätzliche, digitale Beschleunigungsmesser verwendet. Ihre Ausgänge sind mit den Bezugszeichen 68a, 68b und 68c bezeichnet. Diese drei Ausgangssignale werden dann die Drall-Sensor-Zeit für das Sicherungs-ZScharfmachungsprogramm und werden, wie durch die Leitung 68 angegeben, einem auf den Aufschl^bereich (down range) programmierten Zähler zugeführt. In der bevorzugten Ausführungsform der Fig.5 ist der Beschleunigungsmesser, der ein Signal auf die Ausgangsleitung 68a abgibt, so ausgelegt, daß er ein Ausgangssignal bei dem 15Oüg-Beschleunigungspegelwert erzeugt; der Beschleunigungsmesser, der ein Ausgangssignal auf die Leitung 68b abgibt, ist so ausgelegt, daß er ein Ausgangssignal bei dem lOOOg-Pegelwert abgibt; der Beschleunigungsmesser, der ein Ausgangssignal auf die Leitung 68c abgibt, ist so ausgelegt, daß er ein Signal bei dem ²K)Og-Pegelwert erzeugt.

Verschiedene Geschosse müssen in verschiedenen Entfernungen von dem Aufschlagbereich scharf gemacht werden. Der Aufschlagbereich— Zähler 85 ist so einstellbar,daß er das Sicherungs-/Scharfma chungssignal abgibt, das dem speziellen zu zündenden Geschoß entspricht. Der Aufschlagbereich-Zähler 85 ist so voreingestellt, daß er auf die verschiedenen, möglichen Eingänge von der Drall-Sensoranordnung anspricht. Durch richtige Programmierung des Zählers 85 wird sein Zählerstand auf einen höheren oder niedrigeren Zählerstand in Abhängigkeit von dem Eingangssignal voreingestellt, das von der Drall-Sensoranordnung empfangen wird. Wenn daher eine niedrige Drallbeschleunigung angezeigt wird, benötigt der Zähler bei einer Ausführungsform eine geringere Anzahl zusätzlicher Im-

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pulse über die Leitung 82, bevor er vollständig gefüllt ist, als es der Fall wäre, wenn eine größere Drallbeschleunigung gefühlt würde. Die speziellen Anforderungen können ohne^reiteres von Fachleuten eingestellt werdoi .

Um die Drallbeschleunigungs-Inforiuation an den Zähler 85 zu übertragen sind die Signale, die auf den Leitungen 68a, 68b und 68c erscheinen, die ein Drall-Sensorprogramm darstellen, mit einer logischen Schaltung 8k über Leitungen 68 verbunden. Die logische Schaltung 8k gibt in Abhängigkeit davon, wie viele Signale sie auf der Leitung 68 empfängt, das heißt, in Abhängigkeit von der ürallgeschwindiglceit und der Geschoßanfangsgeschwindigkeit, ein unterschiedliches Eingangssignal an den Zähler 85 ab. Die Vereinigung der Signale von der Drall-Sensoreinordnung 8*t und dem Signal auf der Ausgangsleitung 82 bestimmt den Zählerstand, auf der Zähler 85 programmiert ist, so|daß sich die Anzahl der Taktimpulse aui der Leitung 82, die zum Füllen des Zählers 85 erforderlich sind, ändert. Wenn der Zähler 85 gefüllt ist, wird das UND-Glied 88 leitend und gibt eine (logische) NULL an den Eingang des Inverters 63 ab, wodurch dann das UND-Glied 80 abgeschaltet wird. Gleichzeitig stellt das Ausgangssignal des UND-Glieds 88 ein Sicherungs-ZScharfmachungs-Signal auf der Leitung 90 dar.

Bisher wurde ein System beschrieben, mit dem eine beachtliche Menge Information über die Beschleunigung eines sich bewegenden Objekts geschaffen werden kann. Mit dem beschriebenen System kann aber nicht nur die Beschleunigungsgröße in mehr als einer Richtung ermittelt werden, sondern mit ihm kann auch die Zeit bestimmt werden, nach der das Objekt bestimmte ausgewählte Beschleunigungspegelwette überschritten hat. Wenn bestimmte, ausgewählte, vorbestimmte Beschleunigungspegelwerte in vorbestimmten Zeitperioden überschritten worden sind, können bestimmte Teile der Schaltung Ausgangssignale abgeben, durch die andere Teile der Schaltungsanordnung oder andere Schaltungsanordnungen ausgelöst oder angesteuert werden. Wenn die Erfindung bei einer Zünder-ausführung angewendet wLrd, führt die Erfindung zu Zündergehäusen, die bedeutend kleiner und ungefähr 50 % leichter sind als bekannte Zünder-

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gehäuse.

Selbstverständlich ist die Schaltungsanordnung nicht auf Explosivgeschosse beschränkte Sie kann genauso gut beispielsweise zur Fiihrungssteuerung uder in irgend einer anderen Lage verwendet werden, wo Beschleunigungsinformationen in Form von Anzeigen oder Steuerungen in Abhängigkeit davon erhalten werden sollen, daß ein Objekt bestimmte, ausgewählte Beschleunigungspegelwerte in einer von mehreren Richtungen erreicht.

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Claims (9)

1. Patentansprüche;

   Vorrichtung für eine Beschleunigungsinformation über ein Objekt, gekennzeichnet durch eine Beschleunigungsmeßeinrichtung (12), die im wesentlichen denselben Beschleunigungskräften wie das Objekt ausgesetzt ist, und die mindestens ein erstes Signal erzeugt, wenn das Objekt tatsächlich mindestens einen ausgewählten Beschleunigungspegel überschreitet, und durch eine Schaltungsanordnung (Fig.2), die auf das erste Signal anspricht und mindestens ein zweites Signal erzeugt, um das Bestehen des ersten Signals für eine vorbestimmte Zeit anzuzeigen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Taktgeber (18), einen Zähler (23) und Schaltungsglieder (16,27) zur Übertragung des Taktsignals an den Zähler (23), wenn ein erstes Signal vorhanden ist, und iBur Beendigung der Übertragung bei einem zweiten Signal auf- \>reist.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmeßeinrichtung ein digitaler Schwellenwert-Beschleunigungsdetektor ist.
4. k. Elektronischer Zünder für ein Explosivgeschoß mit der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmeßeinrichtung (kO) eine erste Anzahl erster Signale bei einer Beschleunigung in erner ersten Richtung und eine zweite Anzahl erster Signale bei Beschleunigung in einer zweiten Richtung abgibt, und daß die Schaltungsanordnung (Fig.3) zusätzlich eine Einrichtung (85) zum Ver gleich der ersten und zweiten Anzahl von ersten Signalen aufweist, um ein Sicherungs-ZScharfmachungs-Signal zu schaffen.
5. 5. Elektronischer Zünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (85) eine Einrichtung zur Mes-

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   sung der entsprechenden Zeiten aufweist, während der die erste und zweite Anzahl erster Signale vorhanden sind,
6. 6. Elektronischer Zünder nach einem der Ansprüche k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Richtung die Bewegungsrichtung des Geschosses ist, und daß sich die zweite Richtung aus dem Drall des Geschosses ergibt.
7. 7. Elektronischer Zünder nach einem der Ansprüche 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichaa et, daß die Vergleichseinrichtung einen auf den Aufsehlagbereich programmierten Zähler (85), der durch die zweite Anzahl erster Signale scharf gemacht ist, eine erste durchschaltbare Einrichtung (88) für ein Sicherrungs-/Scharfmachungs-Signal entsprechend einem vorbestimmten Zählerstand des auf den Aufschlagbereich programmierten Zählers (85), und eine zweite durchschaltbare Einrichtung (80) aufweist, die auf das Sicherungs-ZScharfmachungs-Signal, auf das erste Signal der zweiten Anzahl erster Signale und auf eine Anzahl zweiter Signale anspricht, die der ersten Anzahl erster Signale entsprechen, um das Taktsignal an den auf den Aufschlagbereich programmierten Zähler (85) zu übertragen,
8. 8. Vorrichtung für eine Beschleunigungsinformation über ein Objekt, wie unter Bezugnahme auf Fig.2 der anliegenden Zeichnungen beschrieben,
9. 9. Elektronischer Zünder für ein Explosivgeschoß, wie unter Bezugnahme auf Fig.3 der anliegenden Zeichnungen beschrieben.

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