DE2255479A1

DE2255479A1 - Sicherungsvorrichtung an elektrischen geschosszuendern

Info

Publication number: DE2255479A1
Application number: DE19722255479
Authority: DE
Inventors: Werner Ruedenauer; Dietmar Dr Ing Stuetzle; Peter F Weidner
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1972-11-13
Filing date: 1972-11-13
Publication date: 1974-05-16
Also published as: CH571208A5; IT999312B; DE2255479B2; GB1389359A

Description

Sehr.-Nr.; P 521 Il O ΟΛ /9

Hu/za '

D I E H L , 85 Nürnberg, Stephanstr. 49

Sicherungsvorrichtung an elektrischen Geschoß

zündern

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung an elektrischen Geschoßzündern, welche eine vornehmlich beim Abfeuern des Geschosses aufladbare elektrische Energiequelle, aufweisen, die beim Zielaufschlag und/ oder nach einer Soll- bzw. Maximalflugdauer des Geschosses über ein Schaltglied auf ein während des Flugs entsicherbares. Zündelement entladen wird und dieses dabei zündet.-

Es ist bereits bekannt, vor oder beim Abschuß mittels einer externen Spannungsquelle über abtrennbare Leitungen oder Schleifkontakte eine innerhalb des Zünders an-.geordnete Energiequelle, z. B. einen Speicherkondensator aufzuladen. Weiterhin ist es bekannt, im Zünder einen Magnetgenerator, bestehend bspw. aus einer feststehenden Spule und einem als Trägheitskörper ausgebildeten axial verschiebbaren Magnetkörper, vorzusehen, in dem beim Abschuß die zum Zünden des Zündelementes erforderliche Spannung erzeugt wird. Auch hier wird die Energie in einem Kondensator bis zum Zündzeitpunkt gespeichert. Schließlich ist als Generator auch eine piezoelektrische Zelle bekannt, in der durch einen Trägheitskörper beim Abschuß eine Spannung erzeugt wird, die gegebenenfalls wiederum einem Speicherkondensator zugeführt wird.

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Schließlich könnte als Energiequelle auch eine übliche beschleunigungsunempfindliche Primär- oder Sekundärelement-Spannungsquelle zur Anwendung gelangen.

Neben rein mechanischen Schaltern sind auch elektronische Schaltglieder bekannt, die zwischen der Energiequelle des Zünders bzw. einem dieser nachgeschalteten Uoladekreis und dem elektrischen Zündelement angeordnet sind und die durch einen Steuerimpuls, ausgehend beispw. von einem elektrischen Meßkreis ο. dgl., in die Einschaltlage umsteuerbar sind. Außer den genannten Schaltniitteln, die bei Erreichen des Zieles ansprechen, ist es insbesondere bei Luftabwehrgeschossen erforderlich, den Zünder mit einer Selbstzerlegereinheit zu versehen, die das Geschoß nach einer Maximalflugdauer bzw. in dessen Kulminationspunkt zur Detonation bringt.

Bei rein mechanischen Zündern dient hierzu beispielsweise ein von einem Federkraftspeicher angetriebenes Henrawerk oder aber eine rotationsabhängig gesteuerte Zerlegerplatte, die beim Abschuß infolge des Geschoßdralls zunächst entsichert wird und bei anschließendem Drehzahlabfall eine das Zündelement anstechende, unter Federvorspannung stehende Zündnadel entriegelt. In rein elektrischen Zündern erfolgt die Selbstzerlegung durch Umladekreise, die ähnlich aufgebaut sind, wie die bekannten Umladekreise zur Erzielung der Vorrohrsicherheit, jedoch eine wesentlich höhere Zeitkonstante haben, d. h. erst nach vier oder fünf Sekunden im Ausgangskreis eine zur Zündung des elektrischen Zündelementes erforderliche Schwellenspannung erreichen lassen.

Zum Zünden des Detonators dienen bekannte elektrische Zündelemente, welche gegebenenfalls, wie bei mechanischen Zündern in der Ausgangslage in eine Sicherstellung aus-

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geschwenkt und/oder zunächst kurzgeschlossen sind und die erst nach dem Verlassen des Abschußrohres in die Scharfstellung geschwenkt, d. h. entsichert tmd über das elektrische Schaltglied .an die Spannungsquelle angeschlossen werden.

Bei Zündern insbesondere von Maschinenwaffen eines Kalibers bis etwa 4o Millimeter bietet es meist große Schwierigkeit, alle Zünderbedingungen hinsichtlich Ansprechempfindlichkeit einerseits und Funktions- sowie Transportsicherheit andererseits voll zu erfüllen.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen und bewährten mechanischen Mitteln einen elektrischen Zünder vorgenannter Art absolut vorrohrsicher zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen im Zünder axial verschiebbar gelagerten, im Zündstromkreis liegenden Schaltstift gelöst, welcher in Ruhelage durch einen Fliehbandwickel in einer Sicherstellung verriegelt und nach dem Abfeuern des Geschosses und dem infolge der Geschoßrotation erfolgenden Aufgehen des Fliehbandwickels durch eine Feder an einen Kontaktnippel des Zündelementes andrückbar ist.

Dabei ist das Zündelement vornehmlich in einem an sich .bekannten, in der Ausgangslage ausgeschwenkten, sich erst während des Flugs durch die Fliehkraft der Geschoßrotation· in Scharfstellung aufrichtenden Rotor o. dgl. gelagert und liegt in der Sicherstellung mit dem Kontaktnippel am leitenden Zünderkörper an, wodurch das Zündelement elektrisch kurzgeschlossen ist.

IB

Ein Geschoß mit einem Zünder nach der Erfindung ist nicht

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nur gegen Störungen im Funktionsablauf, sondern auch gegen Fremdbeeinflussung durch elektrische Störfelder absolut sicher. Im Nachfolgenden wird er anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den vereinfacht dargestellten Zünder nach der Erfindung in der Sicherstellung,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Teile nach dem Abschuß in Scharfstellung,

Fig. 3 ein elektrisches Schaltungsbeispiel des Zünders.

Nach Fig. 1 ist in einem Hohlraum 3 zwischen einem Zünderkörper 1 und einer Zünderhaube 2 von oben nach unten eine an sich bekannte Zerlegerplatte 4 oder ein Hemmwerk und in einem metallischen Becher 5, von diesem durch einen Isolierkörper 6 getrennt, zwischen zwei Metallplättchen 7, 8 eine piezoelektrische bzw. piezokeramische Zelle 9 vorgesehen. An einem Leitbelag 1o des Metallplättchen 8 schließt sich nach unten ein hier nicht im einzelnen dargestellter, eingeschäumter Elektronikbausatz 11 an, wie er in Fig. 3 veranschaulicht ist. Oberhalb der Zerlegerplatte 4 ist, der piezoelektrischen Zelle 9 benachbart, in einer Bohrung 12 der Zünderhaube 2 axial verschiebbar ein als Stößel ausgebildetes Schlagglied 13 vorgesehen, auf dessen Schaft 14 eine Schraubendruckfeder 15 aufgeschoben ist, die sich nach unten auf einem Rand 16 des Kopfes des Schlaggliedes 13 und nach oben am Grunde der Bohrung 12 abstützt.

Unterhalb des Elektronikbausteins 11 bzw. einer Grundplatte 17 ist, wiederum durch einen Isolierkörper 18 vom Becher 5 elektrisch getrennt, eine Metallplatte und darunter eine größere piezokeramische Zelle 2o vor-

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ges.ehen, welche auf einer Prallplatte 21 ruht, die sich ihrerseits auf einem Metalleinsatz 22 abstützt, der nach unten einen rohrförmigen Ansatz aufweist. An der Prallplatte 21 stützt sich von unten, durch eine elastische Zwischenlage 23 getrennt, eine Federhülse 24 ab, auf der eine Schraubendruckfeder 25 steckt. Das untere Ende der Schraubendruckfeder 25 stützt sich auf dem Rand eines Tellers 26 eines in der Federhülse 24 axial verschiebbar geführten Schaltstiftes 27 ab, der nach unten bis in eine Isolierhülse 28 hineinragt.

In einem Ringraum 29 unterhalb des Bechers 5 und um den Schaltstift 27 herum ist eine Fliehbandsicherung angeordnet, welche in an sich bekannter Weise aus einem Fliehbandwickel 3o aus Metall und Sperrkugeln 31 besteht, die sich auf einer Buchse 32 abstützen, nach außen von einer geschlitzten Fassungshülse 33» dem Fliehbandwickel 3o und einer geschlitzten Außenhülse 34 umschlossen sind und auf denen oben der Teller 26 aufliegt.

An den.Zünderkörper 1 ist rückseitig mittels eines Gewinderings 35 eine Detonatorkapsel 36 mit einem Detonator 37 angeschraubt» Zwischen dem vorgenannten Schaltstift 27 und dem Detonator 37 ist in einer Querbohrung 69 des Zünderkörpers 1 ein Rotor 38 schwenkbar gelagert, welcher wiederum in einer senkrecht zur Rotordrehachse verlaufenden Bohrung ein Zündelement 39 aufweist, das mit seinem metallischen Außenmantel über den Rotor 38 mit dem Zünderkörper 1 in elektrisch leitender Verbindung steht. An der Oberseite weist das Zündelement 39 noch einen isoliert eingesetzten, beispw. als federnde Halbkugel -ausgebildeten Kontaktnippel 4o auf, der in der gesicherten Ausgangslage des Rotors 38 an der leitenden Innenwand des Zünderkörpers 1 ansteht und daher das Zündelement 39 in der Sicher-

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stellung kurzschließt. In der Scharfstellung ragt, wie Fig. 2 veranschaulicht, der Kontaktnippel 4p in die Isolierhülse 28 hinein und steht unmittelbar am Ende des durch die Schraubendruckfeder 25 nach dem Aufgehen des Fliehbandwickels 3o nach unten verschobenen Schaltstiftes 27 an. Nach hinten weist der Rotor.38 einen Durchbruch 41 auf, der in Scharfstellung unmittelbar zum Detonator 37 gerichtet ist.

Die Arbeitsweise der Zerlegerplatte 4 ist bekannt. Sie entriegelt, ähnlich wie ein federkraftgetriebenes Hemmwerk eine Selbstzerlegervorrichtung des Geschoßzünders nach einer Soll- oder einer Maximalflugdauer. Die Funktion des Schlaggliedes 13 sowie der ihm benachbarten piezoelektrischen Zelle 9 wird später noch näher erläutert.

Ein Prinzipschaltbild für einen elektrischen Geschoßzünder nach den Fig. 1 und 2 veranschaulicht Fig. 3.

In an sich bekannter Weise dient zur Spannungserzeugung eine piezoelektrische Zelle 2o oder aber ein Magnetgenerator. In Fig. 3 ist eine piezoelektrische Zelle gezeigt. Ihr liegt ein hochohmiger Ableitwiderstand 64 parallel. In Serie dazu ist eine Diode 65 geschaltet, deren anderes Ende zu einem Speicherkondensator 66 führt, in dem die in der Abschuß- (Druck-) oder in der Entspannungsphase erzeugte Energie gespeichert wird. Der Ableitwiderstand 64, v/elcher in bekannter Weise durch eine Paralleldiode ersetzt sein könnte, dient dem Abbau der nicht benötigten Energie in der nicht ausgenutzten Phase.

Zwischen den beiden Polen des Kondensators 66 liegen in

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Reibe ein elektronisches Schaltglied 67* ein Schalter 4o a, bestehend aus dem in Fig. 2 dargestellten Schalt= stift 27 und dem Kontaktnippel 4o, sowie das elektrische Zündelement 39» Letzteres ist in der Sicherstellung durch den Schalter 4o "b kurzgeschlossen, welcher durch den Kontaktnippel 4o und die leitende Innenwand des Zündergehäuses (Fig.1) gebildet wird» An die Steuerelektrode des beispielsweise durch einen Thyristor gebildeten elektronischen Schaltgliedes 67 ist das Sensorglied, nämlich die piezoelektrische Zelle 9 bzw_o die Spule eines Magnetgenerators angeschlossene Ihm liegt ein · . "Widerstand 68 parallels durch dessen Bemessung die An= Sprechempfindlichkeit des Sensorgliedes und damit des Zünders festlegbar ist.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend die Wirkungsweise der mechanischen Glieder, sowie der elektronischen Schaltung anhand der Fig. 1 bis 3 im Funktionsablauf beschriebens .

Beim Abfeuern eines mit dem dargestellten Zünder bestückten Geschosses mit einer Vo von beispielsweise 1ooo m/s drückt die Metallplatte 19 (Fig.1) auf die piezokeramische Zelle 2o. Die dabei erzeugte elektrische Energie fließt zu einem kleinen Teil.über den Ableitwiderstand 64 _s der wesentliche Teil jedoch über die Diode 65 auf den Speicher. ■kondensator 66. Hat das Geschoß das Waffenrohr verlassen, so hört der Druck auf die Zelle 2o auf_s die Restladung an ihr wird, soweit sie nicht bereits über den .Ableitwiderstand 64 geflossen ist, abgebaut und eine Ladung umgekehrten Potentials erzeugt, die sich aber mit einiger Verzögerung über den Widerstand 64 wieder ausgleicht» Im Flug besitzt somit nur der Speicherkondensator 66 die beim Abschuß erzeugte, zum späteren Zünden des Zündelementes^39 erforderliche elektrische Ladung.

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Zur Erzielung der erforderlichen Transport- und Vorrohrsicherheit ist, wie zu Fig. 1 und 3 bereits erwähnt wurde, das Zündelement 39 vor und während des Abfeuerns des Geschosses von der Zündspannungsquelle (Speicherkondensator 66) nicht nur über das Schaltglied 67, sondern auch über den Schaltstift 27 abgetrennt und über den an der Innenwand der Querbohrung 69 des Zündergehäuses 1 anliegenden Kontaktnippel 4o kurzgeschlossen. Dies ist erforderlich, weil gegebenenfalls die Abschußbeschleunigung bzw. das Flattern des Geschosses während des Abfeuerns aus einem ausgeschossenen Rohr ausreicht, im Sensorglied 9 eine zum Durchsteuern des Schaltgliedes 67 ausreichende Spannung zu erzeugen. ,

Bis zum Scharfwerden des Zünders wird dann eine im Sensorglied 9 verbleibende Restladung in jedem Falle über den Parallelwiderstand 68 abgebaut. Erst durch die Geschoßrotation wird der Rotor 38 - in hier nicht veranschaulichter V/eise gegebenenfalls durch ein Hemmwerk gebremst - in die in Fig. 2 dargestellte Lage aufgerichtet, in der der Kontaktnippel 4o in die Bohrung der Isolierhülse 28 einrastet und dem ^chaltstift 27 gegenübersteht.

Weiterhin geht, sobald der axiale λAnpreßdruck der Abschußbeschleunigung nachläßt, der Fliehbandwickel 3o auf und legt sich an die Außenwand des Ringraumes 29 an. Nunmehr können auch die Sperrkugeln 31 radial wegfliegen und geben dabei den Teller 26 am Schaltstift 27 frei. Die von der anderen Seite auf den Teller 26 drückende Schraubendruckfeder 25 schiebt den Schaltstift 27 so weit nach unten, daß dessen Stirnseite - wie Fig. 2 veranschaulicht - auf dem Kontaktnippel 4o aufsitzt. In Fig. 3 ist diese Funktion des Schaltstiftes 27 durch den Schalter 4o a versinnbildlicht.

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Anstelle oder zusätzlich zu den beschriebenen elektromechanischen Sicherungsvorrichtungen kann zur Erzielung der erforderlichen Vorrohr- und Maskensicherheit im elektrischen Schaltteil (11) noch ein bekannter, zwischen dem Speicherkondensator 64 und dem elektronischen Schaltglied 68 vorzusehender, aus, einem Umladewiderstand und einem zweiten Kondensator bestehender Umladekreis benutzt werden. Nach dem Aufrichten des Rotors 38 und der Axialverschiebung "des Schaltstiftes 27 in die in Fig» 2 dargestellte Lage ist der Zünder, mechanisch und elektrisch scharf.

Schlägt nunmehr die Zünderhaube 2 frontal oder unter einem beliebigen, gegebenenfalls extrem flachen Winkel auf das Ziel auf, - wie es beispielsweise beim Beschüß von fügenden Zielen sehr häufig ist - , so lauft die dabei erzeugte Schockwelle durch das Sensorglied 9 und erregt in ihm einen kurzen Spannungsimpuls, der bei einem Auftreffwinkel von fünf Grad und einer Auftreffgeschwindigkeit V. von 42o m/s immerhin noch etwa dreißig Volt erreicht, während zum Durchsteuern des elektronischen Schaltgliedes 67 nur etwa zwei Volt erforderlich sind. Vorhergehende, während des Flugs auftretende Störimpulse, wie sie gegebenenfalls beim Auftreffen von Regentropfen und Hagelkörner auf die Zünderhaube 2 entstehen, sowie anderweitig während des Geschoßflugs erzeugte, langsam an- und abschwellende Ladungen des Sensorgliedes 9 werden jeweils über den Parallelwiderstand 68 ausgeglichen. Nur Stöße, einer Mindestintensität pro Zeiteinheit führen tatsächlich zu einem das Schaltglied 67 durchsteuernden Schaltimpuls. Ist, wie vorausgesetzt wurde, der Zünder scharf und wird das Schaltglied 67 durchgeschaltet, so zündet in bekannter Weise das elektrische Zündelement über den in der Detonatorkapsel 36 angeordneten Detonator 37 die Sprengladung des Geschosses. · .

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Fliegt das Geschoß am Ziel vorbei und überschreitet es dabei eine Strecke bzw. Flugdauer vorgegebener Maximalgroße, so soll der Zünder selbsttätig ansprechen und das Geschoß im Flug zerlegen. Dies kann in bekannter Weise durch eine im Elektronikbauteil 11 vorzusehende, bekannte Laufzeitkette erfolgen. Auch wäre es möglich, über eine Zerlegerplatte drehzahlabhängig oder über eine Uhrwerkhemmung zeitabhängig, gegebenenfalls auch über einen beim Abschuß gezündeten Verzögerungsbrennzünder das Zündelement mechanisch zu zünden oder aber über vorgenannte Mittel einen elektrischen Schalter zu schließen, der dem elektronischen Schaltglied 67 parallel liegt.

In vorliegendem Ausführungsbeispiel wird auch die Seibatzerlegung des Geschosses über das als Aufschlagdetektor dienende Sensorglied 9 erzielt und zwar durch das unter der Kraft der Schraubendruckfeder 15 stehende, den Sensorglied 9 axial benachbarte Schlagglied 13» das mit seinem Tellerbund 16 an einem Sperrarm der Zerlegerplatte 4 oder eines Hemmwerkes aufsitzt und erst nach einer Mindestflugdauer entriegelt wird. Gibt die Zerlegerplatte 4 das Schlagglied 13 frei, so wird letzteres durch die Schraubendruckfeder 15 gegen das der piezoelektrischen Zelle 9 vorgelagerte Metallplättchen 7 geschleudert und erzeugt in der Zelle 9 einen Spannungsimpuls, der das Schaltglied 67 (Fig. 3) durchschaltet. Die Zündspannungsquelle (Kondensator 66) wird auf das Zündelement 39 entladen und dieses dabei gezündet.

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Claims

Patentansprüche:

1. Sicherungsvorrichtung an elektrischen Geschoßzündern, welche eine vornehmlich beim Abfeuern des Geschosses aufladbare elektrische Energiequelle aufweisen, die beim Zielaufschlag und/oder nach einer Soll- bzw. Maximalflugdauer des Geschosses über ein Schaltglied auf ein während des Flugs entsicherbares Zündelement entladen wird und dieses dabei zündet, gekennzeichnet durch einen im Zünder (1, 2) axial verschiebbar gelagerten, im Zündstromkreis liegenden Schaltstift (27), welcher in der Ruhelage durch einen Fliehbandwickel (3o) in einer Sicherstellung verriegelt und nach dem Abfeuern des Geschosses und dem infolge der Geschoßrotation erfolgenden Aufgehen des Fliehbandwickels (3o) durch eine Feder (25) an einen Kontaktnippel (4o) des in Scharfstellung verschwenkten Zündelements (39), andrückbar ist,,

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Zündelement (39) in einem an sich bekannten, in der Ausgangslage ausgeschwenkten, sich erst während des Flugs durch die Fliehkraft der Geschoßrotation in Scharfstellung aufrichtenden Rotor (38) o„ dgl. gelagert ist und in der Sicherstellung mit dem Kontaktnippel (4o) am leitenden Zünderkörper (1) anliegt, wodurch das Zündelement (39) elektrisch kurzgeschlossen ist.

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