DE2234849C3

DE2234849C3 - Von einem Windradgenerator gespeiste Zündeinrichtung, insbesondere für aus Flugzeugen abwerfbare Bomblets

Info

Publication number: DE2234849C3
Application number: DE2234849A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. Dr. 8891 Kuehbach Held; Johann 8068 Pfaffenhofen Spies
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-07-15
Filing date: 1972-07-15
Publication date: 1979-11-22
Also published as: GB1433377A; FR2193191B1; US3861312A; IT992624B; DE2234849B2; FR2193191A1; DE2234849A1

Description

Die Erfindung betrifft eine von einem Windradgenerator gespeiste Zündeinrichtung, insbesondere für aus Flugzeugen abwerfbare Bomblets, mit einer Zündkette, die ein einen Detonator tragendes, aus einer Sicherungs- in eine Scharfstellung bewegbares erstes in der Sicherungsstellung die Zündkette unterbrechendes mechanisches Sicherungselement sowie einen vom Windradgenerator gespeisten Zündkreis für die Zünd pille des Detonators aufweist

Bei einer bekannten (US-Patentschrift 3140 661). insbesondere für die Initiierung der Explosionsladurg von Geschossen dienenden. Zündeinrichtung ist das Windrad über eine Fliehkraftbremse mit dem Generator gekoppelt. Hierdurch wird erreicht, daß der Windradgenerator im wesentlichen unabhängig von der Geschwindigkeit des Geschosses mit einer bestimmten annähernd konstanten Drehzahl betrieben wird. Damit das Zündsystem des Geschosses erst nach einer beslimnilen Flugzeil mil Spännung versorgt wird, ist als mechanisches Sicherungseiement eine mil der Achse des Generators über ein Getriebe gekuppelte, geschützle Scheibe vorgesehen, Erst dann, wenn der Schiit/ dieser Scheibe zwischen einer Initialladung und einer Anfeuerungsmasse liegt, kann ein Durchzünden erful gen. Die Scheibe trägt ferner im Zündstromkreis liegende Schaltkontakte, um ein Abschalten des Zündstromkreises bzw. eine Seibstzerlegung des Geschosses zu ermöglichen, wenn diese Schallkontakte mn Gegenkontakten in Wirkverbindung gelangen.

Zum Schärfen dieser Zündeinrichtung ist hier ein von der Generatorausgangswelle angetriebenes uhrwerkähnliches Getriebe vorgesehen, das aufwendig ist und einen Raumbedarf aufweist, der den Einsatz in relativ kleinen drallfreien Sprengkörpern, wie den obenerwähnten Bomblets, praktisch unmöglich macht. Außer dem bedürfen solche Zündeinrichtungen einer sorgfältigen Wartung, um auch nach langjähriger Lagerzeit funktionsfähig zu bleiben.

Der Raumbedarf für diese Zündeinrichtung wird auch dadurch bedingt, daß Windradgenerator und Zahnradgetriebe gleichachsig hintereinander angeordnet sind, wodurch sich notwendig eine große Baulänge ergibt, die ebenfalls eine Verwendung eines derartigen Windrad generators bei den erwähnten Bomblets verhindert.

Aus der DE-PS 19 48 382 ist eine elektrische Zündschaltung mit zwei Kondensato-en bekannt, die von einer oder menreren Konstamsiromquellen aufgeladen werden. Die Kondensatoren gehören jeweils Entladestromkreisen an, die über eine Schwellwertschaltung miteinander verkoppelt sind, wobei dann, wenn die Zündspannung ein gewisses Niveau erreicht, der Zündimpuls abgegeben wird.

Eine derartige Schaltung ist im wesentlichen eine Umladungsschaltung bzw. eine Ladungsüberwachungsschaltung, die dann, wenn der Generator bzw. die Generatoren die Kondensatoren aufgeladen haben, von den Generatoren getrennt wird. Eine Verwendung dieser Schaltung mit einem Windradgenerator ist hier nicht vorgesehen.

Infolge des fehlenden Dralls oder ausreichend hoher Beschleunigungen, die über den normalen Beschleuni gungen bei der Handhabung liegen, treten bei den genannten, als sogenannte Streumunition bezeichneten Bomblets keine signifikanten Kräfte auf. die als Auslösekriterien zur Entsicherung der Zündeinrichtung benutzt werden könnten. Solche Sprengkörper weisen keine eigene Beschleunigungsladung auf. sondern werden mit Hilfe von Raketengefechtsköpfen verschossen oder aus von Flugzeugen getragenen Schüttbehältern innerhalb des zu beaufschlagenden Gefechtsfeldes verteilt. Als eindeutiges Einsalzkriierium tritt daher lediglich ein langer andauernder freier aber meist orientierter Fall solcher Sprengkörper nach ihrem Ausstoß aus dem Gefechtskopf oder Behälter auf. so daß die Anwendung von Windradgeneratoren als Sicherungselenient ideal wäre. Infolge ihrer geringen räumlichen Abmessungen und der Art ihrer Sprengla dung, die oft als Hohlladung ausgebildet ist, können jedoch bekannte, relativ groß bauende Zündeinrichtungen, die eine starre gleichachsig^ Zuordnung von Windrad, Sicherungselementen und Generator aufwci* sen, nicht verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine von einem Windradgenerator gespeiste Zündeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Baugröße gegenüber bekannten Zündeinrichtungen mit Windradgeneraloren erheblich verkleinert ist; insbesondere sollen deren mechanischen Bauteile kleiner und einfacher als bisher gestaltet und auf die einen hohen

Raumbedarf erforderliche glcichachsige Anordnung von Windrad, Generator und Sicherungselement sowie uuf damit etwaig verbundene Zahnradgetriebe verzichtet werden, so daß eine nur wenig Raum beanspruchende und auch nach langjähriger Lagerzeit funktionstüchtige Zündeinrichtung entsteht, die für drallos fliegende Sprengkörper kleinster Abmessungen, wie die erwähnten Bombleis mit Hohlladungen oder Splitterladungen, verwendbar isL

Ausgehend von einer Zündeinrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Windrad des Windradgeneratcrs als Polrad ausgebildet ist, daß der Windradgenerator als weiteres Sicherungselement ausgebildet und aus einer Sicherungs- in eine Wirksiellung überführbar ist und elektrisch über ein Schweüglied mit einer Zündpille eine» pyrotechnischen Ladung verbunden ist, die auf ein Verformungselcmenl wirkt, welches das erste, den Detonator tragende Sicherungselemeni in Sicherungssiellung sperrt und nach Zündung der pyrotechnischen Ladung freigibt und daß ferner der vom 'Vindradgenerator gespeiste Zündkreis für die Zündpille des Detonators des ersten Sicherungselements mittels des ersten .Sicherungselements während dessen Bewegung in die Scharfstellung von dem Windradgenerator elektrisch trennbar ist.

Vorzugsweise ist im Zündkreis für die Zündpille des Detonators ein von der Generatorvorspannung ausiösbares Zeitglied vorgesehen; die Zündpille wird hierbei ausgelöst, sobald der Windradgenerator sich in der F.ntsicherungsstellung befindet, in die er durch die Auslösung der pyrotechnischen Ladung bringbar ist.

Das die Übertragungsladung tragende Sicherungselement ist also sowohl von einer mechanisch als auch von einer pyrotechnisch auslösbaren Sperre gehalten. Vorzugsweise ist das erste Sicherungselement zusätzlich mittels eines .Sicherungsstiftes mechanisch gesichert, der beim Übergang des Windradgenerators aus der SicHer- in die Wirkstellung außer Eingriff mit dem ersten .Sicherungselement gerät.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Zündeinrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kann, da die Kraft, die für die verschiedenen Funktionsprozesse des Zundvorganges benötigt wird, durch elektrisch aktivierbare Flemente erzeugt wird, dar Windrad äußerst klein ausgebildet werden und braucht keine mechanischen Sichcrungselemente. wie F'liehkraftkupplungen u. ä. zu betätigen. Sicherungselement und Windradgeneralor brauchen nicht mer"· gleichachsig angeordnet werden, so daß eine optimale Raumausnutzung möglich wird. Da ferner auf uhrwerkähnliche Getriebe als Verzögerungselemente verzichtet ist, entfallen alle Wartungsproblenie Die Ausbildung des Windrades als Polrad vereinfacht ebenfalls die Zündeinrichtung, zumal der Raum und das Gewicht für ein besonderes Generatorpolrad eingespart werden können.

Die Krfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Im ein/einen zeigt

(■ig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf eine Zündeinrichtung gemäß der Erfindung;

F"ig. 2 eine Draufsicht auf die Zündeinrichtung gemäß F i g. 1 bei ausgefahrenem Windradgcncrator;

Fi g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie IH-III in Fi g. I;

F i g. 4 eine Seitenansicht der Zündeinrichtung gestiäß Fig. I;

F i g. 5 eine Seilenansicht des Windradgeneralors;

Fig. 6 den Stromlaufplan der Zündeinrichtung gemäß Fig. 1.

Innerhalb eines hier nicht dargestellten zylindrischen Sprengkörpers ist ein die noch zu besehreibende Zündeinrichtung umfassendes Gehäuse I angeordnet, das in einer Ausnehmung 2 einen Windradgenerator G trägt. Eine Feder 3 hat das Bestreben, den in F i g 5 näher dargestellten VVindradgenerator G in die in F i g. 2 dargestellte Lage zu bewegen.

Der Windradgenerator besteht im wesentlichem aus einem mehrteiligen Gehäuse 5, in dem sich eine kreisförmige Ausnehmung 6, ein im rechten Winkel dazu liegendes Durchgangsloch 7 und eine unregelmäßig geformte Ausnehmung 8 befinden. Die Ausnehmung 8 nimmt die mit Induktionsspulen 10 versehenen Ständerbleche 11 auf, denen ein in der kreisförmigen Ausnehmung befindliches Polrad 12 zugeordnet isL Die Magnetpole 14 des in den hier nicht näher dargestellten Abdeckplatten 13 drehbar gelagerten Polrades sind gleichzeitig als Windradflügel ausgebildet, die in das Durchgangsloch 7 ragen.

Wie F ig. 1 zeigt, weist das Gehäu: a 5 einen Absatz i 5 auf, der sich bei ausgefahrenem Windradgenerator gegen ein Verformungselement 16 legt, das an der Seitenwand einer öffnung 18 des Gehäuses 1 befestigt ist, .gl. auch F i g. 2.

Ferner ist dem Windradgenerator eine pyrotechnische Ladung 20 zugeordnet, die sich innerhalb des von der Feder 3 eingenommenen Raumes der Ausnehmung 2 befindet. Diese pyrotechnische Ladung liegt in einem später noch zu beschreibenden Zündstromkreis.

Rechtwinklig zur öffnung ',8 befindet sich eine weitere Ausnehmung 22 innerhalb des Gehäuses 1, die ein Sicherungselement 23 aufnimmt, welches mittels eines Bolzens 24 im Gehäuse t um 90 Grad schwenkbar gelagert ist. Eine Feder 25, die einerseits im Gehäuse \ und andererseits in einem Schlitz am Bolzen 24 angreift, hat das Bestreben, das Sicherungselement 23 in die in Fig. 3 dargestellte Lage zu schwenken. An dieser Schwenkbewegung wird das Sicherungselement durch das schon erwähnte Verformungselement 16, das sich im Schwenkbereich des Sicherungselementes befindet, gehindert. Das Sicherungselement 23 weist eine abgesetzte Durchgangsbohrung 26 auf. die mit einem Detonator 28 gefüllt ist. Eine weitere rechtwinklig zur Durchgangsbohrung angeordnete Bohrung 30 verbindet in der in Fig. 3 dargestellten Scharfstellung den Detonator mit einer weitcen abgesetzten Bohrung 31 im Gehäuse 1. in der eine Zündpille 32 angeordnet ist.

Das Sicherungselement 23 weist ferner eine in eine Außenmantelfläche eingearbeitete Nut 34 auf, in die ein Sicherungsstift 35 eingreift. Der Sicherungsstift befindet sich an einem im Cehäuse 1 gelagerten Bolzen 36, der, sobald der Sprengkörper seinen Schüttbehälter o. ä. verlassen hat, unter dem Einfluß einer hier nicht dargestellten Feder in die in F i g. 4 dargestellte Lage bewegt wird. In dieser Lage ist der Sicherungssiift 35 außer Eingriff mit der Nut 34 des Sicherungselementes 23.

Mit dem Gehäuse 1 ist ferner ein Rohr J9 verbunden, das ein Zugseil 40 und eine elektrische Leitung 41 umfaßt. Über das Zugseil 40 wird ein Zugschalter 42 betätigt, der im noch zu beschreibenden Zündstromkreis liegt.

Schließlich ist ein weilerer Schalter 43 vorgesehen, der auf einer Platine 44 befestigt ist, die einen Teil der noch zu beschreibenden Zündeleklronik trägt, und der über einen Stößel 45 belätigbar ist. Ein weitere Platine 46, die oberhalb der Ausnehmung 2 angeordnet ist, trägt

ebenfalls einen Teil der noch zu beschreibenden Zündelektronik.

Nunmehr sei im Zusammenhang mit F i g. 6 die schon erwähnte Zündelektronik im einzelnen beschrieben. Der eine Wechselspannung liefernde Windradgencrator C lädt über einen Widerstand R\ und eine Diode D\ einen Kondensator G auf, wobei die Ladezeit dieses Kondensators durch die Größe des Widerstandes /?i — der sich aus dem Generatorinnenwidersland und dem AuOcnwiderstand zusammensetzt — beeinflußt werden. Die Höhe der Generalorspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Windrades ist durch die Auslegung des Generators festgelegt.

Mit dem Kondensator G ist ein spannungsabhängiger Schalter, beispielsweise in Form einer Vierschicht-Diode D₂ oder eines MOS-Schallers verbunden, der in Serie mil dor nyrntechnischen Ladung 20 geschähe! is!.

Mit dem Kondensator G ist über den normalerweise geschlossenen Schalter 43 eine weitere Diode Dj verbunden, über die ein Zündkondensator Ci auf die annähernd gleiche Spannung wie der Kondensator Ci aufgeladen wird. Über diesen wird ein elektronisches Zeitglied 47 gespeist, das, sofern der Zugschalter 42 geschlossen ist, die Zündpille 32 zum Ansprechen bringt. Befindet sich in diesem Augenblick das Sicherungselement in der in F i g. 3 dargestellten Scharfstellung, wird über die Zündpille der Detonator 28 gezündet, der die hier nicht dargestellte Explosivladung des Sprengkörpers auslöst.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende.

Sobald der Sprengkörper aus dem ihn tragenden Raketengefechtskopf oder aus einem Schültbehälter ausgestoßen ist, bewegt sich der Bolzen 36 und damit der Sicherungsstift 35 in die in Fig.4 dargestellte Lage und kommt dabei außer Eingriff mit dem Sicherungselement 23. Gleichzeitig ist der Windradgenerator Gdurch seine Feder 3 aus der in F i g. 1 dargestellten Lage in die in F ι g. 2 dargestellte Lage bewegt worden, so daß er von der ihn umgebenden Luft angeströmt werden kann. Durch die vom Windradgenerator nunmehr erzeugte Spannung wird der Kondensator G aufgeladen. Über den geschlossenen Schalter 43 und die Diode D) wird der Kondensator Ci auf die gleiche Spannung gebracht. Überschreitet nun die Spannung des Kondensators d die Zündspannung des spannungsabhängigen Schalters — Diode Di — So bringt dieser die pyrotechnische Ladung 20 zur Auslösung. Der sich dabei aufbauende Gasdruck verforml über das Gehäuse 5 des Windradgenerators das Vcrformungselemcnt 16, so daß dieses das Sicherungsclemenf 23 freigibt. Dieses wird Unter dem Einfluß der Feder 25 um 90 Grad in die in Fig. 3 dargestellte Scharfstellung geschwenkt — der Sicherungsstift 35 war bereits anfangs außer Eingriff gebracht worden —, so daß der Detonator 28 von der Zündpille 32 angefeuert werden kann. Beim Schwenken des Sicherungselements in seine Scharfstellung wird über den Stößel 45 der Schalter 43 geöffnet, so daß der Stromkreis, bestehend aus Diode Cj und Zündkondensaior Ci, νο.τι WindradgcnGrsior getrennt ist. Micfdürun wird erreicht, daß der Zündkondcnsalor Cj nur auf die Spannung, die durch den spannungsabhängigen Schalter Di vorgegeben ist. aufgeladen wird.

Wird nun von dem Zeitglied 47 der Zündimpuls abgegeben, so bringt dieser, wie schon erwähnt, die Zündpille 32 zum Ansprechen und löst dadurch den Detonator 28 aus.

Bei nichtgeschlosscnem Schalter 42 kann dagegen der Deton i'or nicht initiiert werden.

Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen des elektrischen Zündkreises möglich, insbesondere kann zwischen Generatoren und Diode D\ in bekannter Weise ein Filter geschaltet weiden, so daß durch die Wahl des Frequenzbereiches des Filters der Sprengkörper erst ab Erreichen einer bestimmten Sinkgeschwindigkeit — entsprechend einer bestimmten Drehzahl des Windgenerators — mit Spannung versorgt wird.

Wie die vorstehend beschriebene Zündeinrichtung zeigt, kann der Windradgenerator örtlich an einer anderen Stelle untergebracht werden als das Sichefungselement. wobei das Entsicherungskriterium in Form eines Spannungsstoßes oder Impulses über elektrische Leitungen an den Ort des Sicherungselementes übertragen werden kann, so daß ein äußerst gedrängter Aufbau und die Verwendung von mechanisch einfachen Schaltgliedern möglich wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Van einem Windradgenerator gespeiste Zündeinrichtung, insbesondere für aus Flugzeugen abwerfbare Bomblets, mit einer Zündkette, die ein einen Detonator tragendes, aus einer Sicherungs- in eine Scharfstellung bewegbares erstes in der Sicherungsstellung die Zündkette unterbrechendes mechanisches Sicherungselemeni sowie einen vom Windradgenerator gespeisten Zündkreis für die Zündpille des Detonators aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Windrad des Windradgenerators als Polrad (14) ausgebildet ist, daß der Windradgenerator (G) als weiteres Sicherungselement ausgebildet und aus einer Sicherungs- in eine Wirkstellung überführbar ist und elektrisch über ein Schwellglied (D₂) mit einer Zündpille einer pyrotechnischen Ladung (20) verbunden ist, die auf ein Verformuregselement (16) wirkt, welches das erste, den Detonator (28) tragende Sicherungseiement (23) in Sicherungsstellung sperrt und nach Zündung der pyrotechnischen Ladung (20) freigibt, und daß ferner der vom Windradgeneralor gespeiste Zündkreis (C₂, 47, 42, 32) für die Zündpille (32) des Detonators (28) des ersten Sicherungselem-. nts (23) mittels des ersten Sicherungselementes (23) während dessen Bewegung in die Scharfstellung von dem Windradgenerator elektrisch trennbar ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeio.net, daß im Zündkreis für die Zündpille (32) des Detonators e^;n von ^Αζτ Generatorvorspannung auslösbares Zeitgüed (47) vorgesehen ist.

3. Zündeinrichtung nsch / nspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellglied eine über einen Kondensator (Ci) an der Generatorspannung liegende Vierschichtdiode (D₂) ist.

4. Zündkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Sicherungselement (32) zusätzlich mittels eines Sicherüngslifles (35) mechanisch gesichert ist. der beim Übergang des Windradgenerators (G) aus der Sicher- in d'-e Wirkstellung außer Eingriff mit dem ersten Sicherungselement (23) gerät.