DE2259378A1

DE2259378A1 - Elektrischer zuender

Info

Publication number: DE2259378A1
Application number: DE19722259378
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Phys Dr Held
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2209090A1; DE2259378B2; DE2259378C3; FR2209090B1

Description

Messerschmitt-BÖlköw-Blöhm · Ötböbsruiin» .gÖ*"^·?²

Gesellschaft mit BS61 £z/bfc

beschränkter Haftung, - 7487

München .^

Elektrischer Zander

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Zünder, bestehend aus einer Serienschaltung einer Energiequellö, eines Zündschalters, eines sρannungsabhängigen Sehalters sowie eines Zündelementes»

Werden derartige Elektrische Zunder in hochentwickelten ₄ Waffensy steinen ₄ so ibeisöiels.ieise weitreichenden fernge» lenkten rlugabwöhreakieteii eingejsets&ti so läftt et &ieh oftmals nicht vermeiden, daß Zwischen dser ßneffieqUelie dem Bündeletnent eine größe Distant düreh elektrisch Qtähte ilöerbrückt Vör4ejft mxxft* Miö^bei käftn es

nun vorkommen, daß durch hochfrequente Störströme, die von anderen Systemen des Flugkörpers oder von Süßeren Strahlungsquellen stammen oder durch innerhalb des Flugkörpers auftretende statische Aufladungen in den elektrischen Leitungen derart hohe Spannungen auftreten, daß die Durchbruchs spannung des spannungsabhängigen Schalters erreicht, und das Zündelement gezündet wird.

Es ist aus der US-Patentschrift 3.64o.224 bekannt, die von der Energeiquelle zu dem Zündelement führenden Leitungsdrähte mit einer hohen Impedanz zu versehen. Zusätzlich ist in der Nahe dos ZUndelementes ein Zündkondensator vorgesehen, der die van der Energiequelle gelieferte Lidung speichert. Hiermit wird zv/ar bei auf die Leitungsdrähte wirkenden hochfrequenten Einstrahlungen, ^Ie dadurch zu dem ZündkondensTtor transportierte Ladung klein gehalten, Jedoch können bei derartigen hochfrequenten Einstrahlungen direkt auf den Kondensator so hohe Spannungsamplituden wirken, diß der spannungsabhängige Schalter durchschlägt und das Zündelement zündet. Die an den Kondensatorplatten auftretenden Ladungen können in diesem Fall auch nicht schnell genug über einen Parallelwiderstand ausgeglichen werden. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß bei einein Bruch einer Lötstelle des Parallelwiderstandes statische Aufladungen des Zündkondensators nicht ausgeglichen werden· Auch hier kann eine vorzeitige Zündung des Zündelementes erfolgen.

Sei Zünderschaltungen, die als Energiequelle einen Piezokristall verwenden, kann außerdem eine pyroelektrisch« Aufladung des Zündkondensators «intreten, die ebenfalls Zündung des Zündelementes führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, 'bei einen elektrischen Zünder der eingangs genannten Art eine Sch-iltungsanoctiming anzugeben, bei der bei hochfrequenten Streustrinl«ragen

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BAD ORIGiNAL

uri'.l statischen Aufladungen sowie bei Verwendung von piezoelektrischen Bauteilen auch bei pyroelektrischen Aufladungen, eine Zündung des Zündelementes zuverlässig verhindert wird. >

Ausgehend von einem elektrischen Zünder, bestehend aus einer Serienschal tur.j einer Energiequelle, eines Zündschalters, eines spannungsabhanjijen Schalters sowie eines Zündelementes ist ciase Aufgabe dadurch gelöst, daß.zu dem spannungsiLhingigen Schalter und dem Zündelement ein Kondensator parallel geschaltet ist, dessen Ladungsenergie bei der Durchbruchspannung des sp.annungs abhängigen Schalters nicht zu einer Zündung des Zündelementes ausreicht.

Treten bei einem elektrischen Zünder gemäß der Erfindung hochfrequente Einstrahlungen auf die Leitungen zwischen der Energiequelle und dem Zündelement auf, so v/erden diese normalerweise über e'en zum spannungsabhängigen Schalter und Zündelement parallel geschalteten Kondensator kurzgeschlossen. Solitc· trotzdem der Kondensator durch diese Streu-5,tr?.hlung oder durch eingeprägte Ströme aufgeladen werden, so kann zwar diese aufladung so groß werden, daß die Durchbruchsppnnnung des r.pannungnabhängigen Schalters erreicht wird; cer jetzt vom Kondensator über das Zündelement fliessende Strom ist jedoch bei der Durchbruchsspahnung des spannungsabhängigen Schalters nicht ausreichend, um eine Zündung des Zündelementes zu ermöglichen. Auch eine mehrmalige Aufschaltung des Zündelementes an den Kondensator kann bei entsprechender Dimensionierung der Kapazität dieses Kondensators unter Berücksichtigung der Zündenergie des Zündelementes nicht zu dessen Zündung führen.

Während demnach die bekannten Schaltunjen, die ein unbeabsichtigtes Zünden des Zündölenentes verhindern sollen, lediglich- für das Zündelement einen Spannungsschutz bieten, ist mit der Erfindung eine Schaltung yeschAtfun,. die einen Energieschutz für das Zündelement-, bietet.

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SAD ORTQ|_NAL

Damit sich der Kondensator nach der Aufladung, die nicht zu einem Durchschlagen des spannungsabhängigen Schalters führt, wieder entladen kann, ist gemäß einer weiteren Aueführungsform der Erfindung in bekannter Weise parallel zu dem Kondensator ein Widerstand geschaltet, dessen Widerstandswert größer als der Inn^nwiderstand der Spannungsquelle ist. Sollte Jedoch '!ine Lötstelle dieses Parallelwiderstanden tatsächlich einmal aufbrechen, so bleibt weiterhin die oben beschriebene Schutxwirkung des Kondensators bestehen, so dar? auch Jetzt das Zündelement beim Aufladen des Kondensators durch Frerm! spannungen nicht gezündet werden kann.

Es ist günstig, die Leitungsabschnitte zwischen den einzelnen elektrischen Bauelementen klein zu halten, um Wirkungen etwaiger Einstrahlungen zu verringern. Deshalb ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der spannungsabhängige Schalter, der Kondensator und der diesem parallel geschaltete Widerstand sowie der spannungsabhängige Schalter in unmittelbarer Nachbarschaft des Zündelementes, vorzugsweise in einem auch das Zündelement aufnehmenden Gehäuse angeordnet.

Die angegebene Schaltung eines elektrischen Zünders kann gemün einem weiteren Ausführungsbeispiel dor Erfindung wesentlich vereinfacht werden, wenn als Energiequelle ein piezoelektrischer Körper verwendet wird, der beim Aufschlag auf ein Ziel bzw. durch eine kleine Sprengladung deformiert wird und durch Ladung^trennung die für das Zünden des Zündelemontes notwendige Spannung abgibt. Der piezoelektrische Körper trägt hierbei zwei Elektroden, die die bei der Deformation dor, pio.zcr-1 ektrir>chen K rpers entstehende Ladung aufnehmen.

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Die Kapazität dieses aus piezoelektrischem Körper und Elektroden gebildeten Kondensators kann durch entsprechende Formgebung des piezoelektrischen Körpers und der Elektroden so groß gewählt werden, daß wiederum bei auftretenden pyroelektrischen Spannungen oder anderen oben erwähnten Fremdspannungen, die ein Durchschlagen des spannungsabhängigen Schalters bereits bewirken, die dabei entstehende Energie zur ZUndung des Zündelementes nicht ausreicht. . :

Auch hier wird zweckmäßigerweise der aus dem piezoelektrischen Körper mit seinen Elektroden gebildete Kondensator durch einen Parallelwiderstand überbrückt, um statische Aufladungen des Kondensators auszugleichen. Aber auch ohne diesen Widerstand ist - wie oben be*- 3chrieben - eine Zündung des Zündelementes unmöglich.

Erst wenn der piezoelektrische Körper beim Aufprall auf das Ziel einen genügend hohen Spannungsstoß abgibt, wird das Zündelement gezündet. Die in dieser Anordnung aus dem piezoelektrischen Körper mit den Elektroden bestehende Energiequelle ersetzt demnach die bisher notwendige Energiequelle, den Zündschalter sowie den zum Zündelement parallelgeschalteten Kondensator.

Selbstverständlich ist es möglich, parallel zu dem piezoelektrischen Körper einen weiteren Kondensator zu schalten, um eine Kapazitätsanpassung in dem gewünschten Sinn zu erhalten. Ein weiterer Kondensator hat zudem den Vorteil, eine Zündung des Zündelementes durch elektrostatische Funkenentladungen auf die Leitungsdrähte zu verhindern, die nicht schnell genug über den Parallelwiderstand abgeführt werden können. Der Kondensator setzt nämlich die Spannung dieser Funkenentladung und damit die kapazitiv gespeicherte Energie entsprechend dem Kapazitätsverhältnis der beiden Kondensatoren herab, so daß

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damit entweder überhaupt eine Entladung über das Zündelement unterbleibt, bzw. diese Energie nicht mehr ausreicht, um das Zündelement auch bei ein- oder mehrmaligem Durchschlagen des spannungsabhängigen Schalters zu zünden.

Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellen in einzelnen dar,

Figur 1 ein Schaltbild eines elektrischen Zünders gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 2 eine Schaltung eines elektrischen Zunders gemäß einem zweiten AusfUhrungsbeispiel.

Eine Schaltungsanordnung für einen elektrischen Zünder besteht aus einer Energiequelle, in diesem Falle einer Batterie 1 und einer mit dor Batterie 1 in Serie geschalteten Anordnung aus einem Zündschalter ?, einer Diode 3, einem spannungsabhhngIgen Schalter 4, beispielsweise einer Vierschichtdiode oder einem Überspannungsableiter, sowie einem Zündelement S.

Parallel zu dem spannungsabhänyigen Schalter 4 und den Zündelement 5 ist ein Kondensator € geschaltet, dessen Kapazität kleiner ist als der doppelte Betrag der. sub Zünden für das Zündelement 5 notwendigen Zündenergie geteilt durch das Quadrat der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schalters 4. Ferner liegt parallel zu den Kondensator 6 noch ein Widerstand 7, dessen Widerstandswert größer ist als die Summe aus Innenwiderstand der Batterie 1 und dem Widerstand von der Batterie 1 zu dem Zündelement 5 führenden Leitungen 8. Diode 3, spannungsabhängiger schalter 4, Zündelement 5_t Kondensator 6 sowie

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der Widerstand 7 sind zweckmäßig in einem strichpunk-. tiert angedeuteten Gehäuse 9 untergebracht, das auf Nullpotential gelegt ist.

Hochfrequente Jtorspannungen werden durch den Kondensator 6 kurzgeschlossen; eingeprägte Ströme, die beispielsweise von anderen Systemen eines hier nicht dargestellten Flugkörpers stammen können, laden zwar den Kondensator 6 ebenfalls auf, werden aber durch den Widerstand 7 nach entsprechender Zeit wieder ausgeglichen.

Wixd die Spannung an dem Kondensator 6 so hoch, daß die Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Jchalters 4 erreicht wird, fließt zwar ein Strom über das Zündelement 5_t der jedoch bei dieser Spannung nicht ausreicht, um das Zündelement 5 zu zünden. Durch die Dimensionierung der Kapazität des Kondensators 6 und der Zündenergie des Z'Jndelementes 5 kann auch bei einem mehrmaligen Durchschalten des sparinungsabhängigen Schalters 4 ein Zünden des Zündelementes 5 verhindert werden.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel kann die Energiequelle 1 und der Zündschalter ?, wie an sich bekannt, durch einen einzigen piezoelektrischen Körper ersetzt werden« Dann kann die in der Fig. 1 angegebene Schaltung vereinfacht werden· Der piezoelektrische Körper 11, vgl. die Fig. 2, trägt an zwei seiner Oberflächen zwei Elektroden 1?, die gemeinsam mit dem piezoelektrischen Körper 11 einen Kondensator bilden. Mit der so gestalteten Energiequelle ist wiederum ein spannungsabhängiger Schalter 13 sowie ein Zündelement 14 in Serie geschaltet, wobei dem spannungsabhängigen Schalter 13 und dem Zündelement 14 noch ein Widerstand 15 parallelgeschaltet ist.

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Die Kapazität des aus dem piezoelektrischen Körper 11 und den Elektroden 12 bestehenden Kondensators wird dabei, wie oben erwähnt, wiederum so bemessen, daß die bei der Durchbruchsspannung des spannungsabhängigen Schalters 13 gespeicherte Energie nicht ausreicht, um eine Zündung des Zündelementes 14 zu ermöglichen.

Selbstverständlich kann, wie bereits zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, besonders, bei langen Leitungsverbindungen zwischen dem piezoelektrischen Körper und dem Zündelement 14 parallel zu dem Widerstand ^ ein Kondensator 16 geschaltet werden. In diesem Fell muß die Summe der Kapazitäten dieses und des aus dem piezoelektrischen Körper 11 mit seinen Elektroden 12 bestehenden Kondensators wiederum geringer sein als der zweifache Betrag der Zündenergie des Zündelementes 14 geteilt durch das Quadrat der Durchbruchspannung des spannungsabhängigen Schelters 13.

Mit einem elektrischen Zünder gemäß der Erfindung können bei einer einfachen Auslegung der Zündschaltung unerwünschte Auslösungen des Zündelementes durch Störspannungen zuverlässig verhindert werden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. J Elektrischer Zünder, bestehend aus einer Serienschaltung einer Energiequelle, eines Zündschalters, eines spannungsabhängigen Schalters sowie eines Zündelementes, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zu dem spannungsabhängigen Schalter (4}13) und dem Zündelement (5,14) ein Kondensator (6jl2,16) geschaltet ist, dessen Ladungsenergie bei der Durchbruchsspannung des spannungsabhängigen Schalters (4j 13) nicht zu einer Zündung des Zündelementes (5,14) ausreicht.

2. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zu dem Kondensator (6j 12, 18) ein Widerstand (7,15) geschaltet ist, dessen Widerstandswert größer als der Innenwiderstand der Spannungsquelle (1,11,12) ist.

3. Elektrischer Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet , daß der spannungsabhängige Schalter (4il3), der Kondensator (6^16) und der diesem parallel geschaltete Widerstand (7il5) in unmittelbarer Nähe des Zündelementes (5,14), vorzugsweise in einem auch das Zündelement (5,14) aufnehmenden Gehäuse (9) angeordnet sind.

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-ΙΟElektrischer Zünder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung eines piezoelektrischen Körpers (11) mit zwei auf seinen Oberflächen angebrachten Elektroden (12) als Energiequelle deren Eigenkapazität so gewählt ist, daß bei der Durchbruchsspannung des spannungsabhängigen Schalters (13) die Ladungsenergie des am piezoelektrischen Körper (11) und Elektroden (12) gebildeten Kondensators nicht zur Zündung des Zündelementes (14) ausreicht.

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