DE2314273B2 - Zündschaltung zur Selbstzerlegung eines Geschosses - Google Patents

Description

Die l-rliru!iing betrifft eine Zündschaltung zur Selbstzerlegung eines Geschosses mn einem Generator und einem von diesem aufladKircn l.adekondensaior. der in einem Umladevorgang über einen Umladewiderstand einen Zündkorulensator lädt, an dessen Spannungspol ein the Zündung des Zündmitiels einleitendes, an einer Steuerelektrode sfhaltbares I lalhlcilerhaihlement liegt.

Eine derartige Schaltung ist aus der DE-OS 19 48 381 bekannt. Bei dieser Schaltung liegt die Basis eines Transistors am Spannungspol des Zündkondensators. ' Sobald am Zündkondensator bzw. an der Basis des Transistors eine Spannung bestimmter Höhe liegt, wird das Zündmittel gezündet. Aus der DE-AS 11 55 037 ist eine ähnliche Schaltung bekannt, bei dieser liegt am Spannungspol des Zündkondensatc-s eine Vierschichtdiode, die beim Erreichen eines bestimmten Spannungswertes leitend wird und den Zündkondensator auf das Zündmittel entlädt. Der Zeitpunkt des Zündens des Geschosses ist bei beiden Schaltungen somit vom Erreichen einer bestimmten Spannung abhängig. Schwankt nun bei einzelnen Geschoßexemplaren aus irgendwelchen Gründen die am Ladekondensator nach seinem Aufladen durch den Generator erzielte Span nung, dann weichen auch die Zündzeitpunkte der einzelnen Geschosse voneinander ab. Dies ist unerwünscht.

Abhilfe könnte eine .Spannungsstabilisierung bringen. Diese würde jedoch zusätzliche Bauelemente erfordern.

In der AT-PS 2 b5 082 ist die Zündschaltung einer Bergbau-Zündmaschine beschrieben. Diese Schaltung soll einerseits sicherstellen, daß die Zündung erst nach dem F.rreichcn einer bestimmten Ladespannung des Kondensators durchgeführt werden kann. Andererseits soll die Zündstromflußz.eit begrenzt sein. Die Schallung arbeitet mit einer gesteuerten Diode und einem diese sieuernden Bauelement mil Schwellwertverhalten, das bei einem bestimmten Spannungswert leitend wird. Maßnahmen zum Ausgleich des Einflusses etwa unterschiedlicher Ciencralorspannungen sind nicht getroffen Solche Maßnahmen sind bei der genannten Schaltung auch überflüssig, da die Auslösung der Zündung von Hand erfolgt. Die etwaige Abweichung der Spannung des Zündkondensators von einer Nennspannung hat dementsprechend keinen Einfluß auf den Zündzeitpunkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündschaltung der eingangs genannten An vorzuschlagen, bei der der Zündzeitpunkt nicht durch das Erreichen eines aKoluten Spannungswertes bestimmt ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelost, daß eine Anode ties schallbaren Halbleiterbauelements zwischen dem Umladewidersland und dem Zündkondensator und die Steuerelektrode des Halbleiterbauelements am Abgriff eines von zwei Kondensatoren gebildeten kapazitiven Spannungsteilers liegen und daß das Halbleiterbauelement die Zündung einleitet, sobald im Zuge des Umladevoriiangs die Spannung am Zündkondensator die Spannung am Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers um die Schleusenspannung zwischen der Anode und der Steuerelektrode des Halbleiterbauelements übei sieigt. Hierdurch ist erreicht, daß die Auslösung der Zündung zu einem bestimmten ZeitpunM erfolgen kann, wobei keine wesentliche Abhängigkeit des /"ündzeitpunktes von der Spannung des Ladekondensators besteht, da liic Potentiale an der Anode und der Steuerelektrode des Halbleiterbauelements etwa in gleicher Weise von der Ladespannung abhanden. Die erfindungsgemaik¹ Schal lung erreicht dies mil nur einem I lalbleiterbauclement.

Vorzugsweise ist das /ur Verwendung komm rdc I lalbleitci bauelcmeir eine Thyristor- Tel rode (programmierbarer Unijunction- I ransistor) deren Halb leiterkrisiall eint PNPN-Zonenfolge aufweist.

In bevorzugter Ausüestalliinii der Erfinduni! IM einer

der beiden Kondensatoren des Spannungsteilers der Ladekondensator selbst. Hierdurch ist ein zusätzlicher Kondensator eingespart.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündschaltung mit Zeitzündung und Aufschlagzündung,

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem mechanischen Vorrohrsicherheiisschalter.

Fig. 3 ein Aur.fühiungsbeispie! der Erfindung mit zusätzlichem Schaltthyristor und

Fig.4 den Spannungsverlauf an den Punkten A. B und Cder Schaltungen nach den Fig. 1—3.

An den Eingängen der Schaltungen ist jeweils ein Generator 1 und eine Diode 2 vorgesehen. Dieser Generator kann beispielsweise ein bei derartigen Zündschaltungen bekannter Magnetgenerator sein.

In Fig. 1 ist dem Generator 1 und der Diode 2 ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Ladekondensator 3 und einem weiteren Kondensator 4, sowie eine Reihenschaltung aus einem Umladewider:>tand 5 und einem Zündkondensator 6 parallel geschaltet. Zwischen dem Umladcwiderstand 5 und dem Zündkondensator 6 liegt die Anode eines schaltbaren Halbleite Bauelements 7. Eine Steuerelektrode dieses Halbleiterbauelements 7 liegt zwischen Kondensator 3 und Kondensator 4. An der Kathode des Halbleiterbauelementes 7 li:gi das Zündmittel 8.

An einem zweiten Sleuereingang des Halbleiterbauelements 7 ist eine an sich bekannte Aufschlagzündungsschaltung vorgesehen, die insbesondere aus einem piezoelektrischen Signalelement 9 besieht.

Das I lalbleiterbauelemeni 7 ist eine Thyristor-Tetrode. Diese ist W\t ein programmierbarer Unijunction-Transistor. Anders als bei einem von einer Doppelbasisdiode gebildeten bekannten Unijunction-Transistor ist bei einem programmierbaren Unijunction-Transistor die Spannung, bei der das Bauelement vom Sperr/ustand in den Durchlaßzustand übergeht, nicht von der Speisespannung abhängig. Ein programmierbarer I hiijtinction-Transisior geht von dem Sperrzustand in den Durchlaß/ustand dann über, wenn die Spannung /wischen seiner Anode und seiner Kathode gleich oder größer wird als die Spannung /.wischen der einen Steuerelektrode und der Kathode zuzüglich der Schleusenspannung der betreffenden Halbleiterzonen.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist folgende: Wird das Geschoß abgefeuert, dann arbeitel der Generator I kurzzeitig und lädt den Ladekondensator 3 und Kondensator 4. Dadurch stellt sich an der /wischen den beiden Kondensatoren liegenden Steuer elektrode eine dem Verhältnis der Kapazilätswerte der Kondensatoren entsprechende Spannung ein. Beträgt beispielsweise die Generatorspannung 120 V und sind die Kapazitäten 3 und 4 gleich groß, dann stellt sich an der Steuerelektrode eine Spannung von ca. 60 V ein. Nach der Aufladung der Kondensatoren 3 und 4 ist der Generator 1 unwirksam und es beginnt der Umladevorgang. I ),ihei wird über ilen Widerstand 5 Kondensator β !•eladcn. In dem Maß. in dem sich die Kondensatoren i und 4 entladen, lädt sieh Kondensator 6 auf. An der Anode des I lalbleiterbaueleincnts 7 steigt die Spannung .in. Das I lalbleiterbauelemeni 7 ist zunächst gesperrt, die die Spannung an der Steuerelektrode großer ist als Ist die Spannung an der Anode im Laufe des Umladevorgangs soweit angestiegen, daß das Potential der Anode so groß ist wie das Potential an der Steuerelektrode zuzüglich der inneren Schleusenspannung des Halbleiterbauelements, dann geht dieses in den Durchlaßzustand über. Der Zündkondensator 6 entlädt sich auf das Zündmittel, wodurch die Zündung erfolgt.

Der Zündzeitpunkt hängt nicht von der am Generator erzeugten Spannung, sondern lediglich vom Verhältnis der Kapazitäten 3 und 4 und vom Widerstand 5 sowie vom Zündkondensator 6 ab. Weicht die Generatorspannung von einem Sollwert ab. dann ändern sich dementsprechend auch die Spannungen an der Steuerelektrode und an der Anode. Liegt die Generatorspannunc beispielsweise unterhalb des Sollwerts, dann ist einerseits das Potential an der Steuerelektrode entsprechend niedriger und andererseits ist auch die Spannung, auf die der Kondensator 6 aufgeladen wird, und damit das Potential an der Anode des Halbleiterbauelements niedriger.

In F i g. 4 ist der Spannungsverlauf an der Steuerelektrode (B). an der Anode (A) und am Kondensator 3 (C) dargestellt. Der Spannungsverlauf bei einer unterhalb des Sollwerts liegenden Generatorspannung ist in F i g. 4 strichliert dargestellt.

Neben der beschriebenen Durchschaltung des HaIb-'eiterbauelcments 7 über den UmUidckrcis ist auch ein Durchschalten des Halbleiterbauelements über die /weite Steuerelektrode möglich. Diese Auslösung der Zündung erfolgt, wenn das Geschoß aufschlägt.

In Fig. 2 ist zusätzlich zu den anhand von F i g. 1 erläuterten Bauelementen in Serie zu dem Ladekondensator 3 ein Widerstand 10 vorgesehen. Außerdem weist diese Schaltung einen Schaller Il Lind einen weiteren Ladekondensator 12 auf. Bei dieser Schaltung ist der Schalter 11 geöffnet, wenn der Generator I arbeilet. Dieser lädt während dieser Zeil den Ladekondensator 12 auf. Hat das Geschoß das Waffe η π ihr verlassen, dann schließt Schalter 11 und der Ladekoiidensator 12 lädt über den Widerstand 10. der wesentlich kleiner ist als der Widerstand 5. die Kondensatoren 3 und 4. Im Anschluß hieran setzt dann der anhand von Fig.! beschriebene Umladcvorgang ein. der mit dem Durchschalten des Halbleiterbauelements 7 endet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist dun Kondensatoren 3 und 4 ein Widerstand 10 vorgeschaltet, der an einem Ladekondensator 13 liegt. An der Kathode des schaltbarcn Halbleiterbauelements 7 liegt die Steuerelektrode eines Thyristors 14. der zwischen dein Zündmittel 8 und dem Ladekoiidensator 13 liegt. Diese Schaltung wird vorteilhaft dann verwendet, wenn die an der Anode liegende Schallspannung nicht groß genug ist. das Zündmittel zu zünden. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Schaltung bei liefen Temperaturen betrieben wird, bei denen das Halbleiterbauelement einen größeren Schaltstrom benötigt, was eine Vergrößerung des Spannungsabfalls am Widerstand 5 zur Folge hat.

Im folgenden werden für die verschiedenen Schaltungen einige Dimensionierungsbcispiele angegeben. Hei einer nach Fig.! aufgebauten Schaltung wurde eine /ü'idiing etwa 4 see. nach der Aufladung der Kondensatoren 3 und 4 erreicht. Die Kapazitäten der Kondensatoren 3, 4 und <i waren gleich und betrugen jeweils bSnl-.

Dei Widerstand 5 hatte einen Wert von 100 M£2. Dieses Lrgebnis wurde sowohl mn einer Generalors"a!!!!uns7 von. !20 V als au'h bei ·ίπ'Τ (. ;eni<r:it<ir<.nan-

nung von 80 V erreicht.

Eine im wesentlichen gleiche Zeit bis zur Zündung erreichte man bei einer Schaltung, bei der der Wert des Kondensators 4 68 nF, der des Kondensators 3 220 nF und der des Kondensators 6 33 nF mit einem Widerstand 5 von 200 MOhm betrug. Die Generatorspannung betrug 120 V.

Bei einer Schaltung nach F i g. 2 betrug die Zeit vom Schließen des Schalters 11 bis zum Durchschalten des Halbleiterbauelements 7 etwa 10 see. Dabei wies der Kondensator 12 einen Wert von 100 nF, der Kondensator 4 einen Wert von 33 nF, der Kondensator 3 einen Wert von 220 nF und der Kondensator 6 einen Wert von 68 nF auf. Der Widerstand 5 betrug 100 ΜΩ, der Widerstand 10 2,2 ΜΩ.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Schaltung nach F i g. 3 wurde eine Zündung 4 see. nach dem Laden de; Ladekondensators 13 erreicht, an den eine Spannung von 120 V angelegt war. Der Kondensator 13 hatte eine Kapazität von 220 nF. der Kondensator 6 von 200 nF der Kondensator 3 von 6,8 nF und der Kondensator A von 16,8 nF. Widerstand 5 betrug 50 ΜΩ, Widerstand IC 2,2 ΜΩ. Der Kathodenwiderstand des Halbleiterbauelements 7 betrug 1 ΚΩ.

In den beschriebenen Beispielen wurden als Halbleiterbauelement Thyristor-Tetroden mit einer Schleusenspannung von ca. 0,6 V verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zündschaltung zur Selbstzerlegung eines Geschosses mit einem Generator und einem von diesem aufladbaren Ladekondensator, der in einem Umladevorgang über einen Umladewiderstand einen Zündkondensator lädt, an dessen Spannungspol ein die Zündung des Zündmittels einleitendes, an einer Steuerelektrode schaltbares Halbleiterbauelement liegt, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Anode (A) des schaltbaren Halbleiterbauelementes (7) zwischen dem Umladewiderstand (5) und dem Zündkondensator (6) und die Steuerelektrode (B) des Halbleiterbauelements (7) am Abgriff eines von zwei Kondensatoren (3, 4* gebildeten kapazitiven Spannungsteiler (3,4) liegen und daß das Halbleiterbauelement (7) die Zündung einleitet, sobald im Zuge des Umladevorgangs die Spannung am Zündkondensator (6) die Spannung am Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers Ci, 4) um die Schleusenspannung zwischen der Anode (A) und der Steuerelektrode (H) des Halbleiterbauelements (7) übersteigt.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß einer lcr beiden Kondensatoren (3, 4) des kapazitiven Spannungsteilers der Ladekondensator(3)selbst ist.

3. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler (3, 4) über einen Widerstand (10) an dem Ladekondensator (13) liegt.

4. Zündschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (10) kleiner ist als der Umladewiderstand (5).

5. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (7) von einer steuerbaren Vierschicht-Diodegebildet ist.

6. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (7) von einer Doppclbasis-Diode gebildet ist.

7. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement von einer Thyristor-Tetrode (7) gebildet ist.

8. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel (8) an eier Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements (7) liegt.

4. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche- I bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel (8) über ein von der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauclements (7) gesteuertes, weiteres schaltbares Halbleiterbauelement (14), insbesondere einen Thyristor, zündbar ist, das am Ladekondensator (13) liegt.