DE2314273C3

DE2314273C3 - Zündschaltung zur Selbstzerlegung eines Geschosses

Info

Publication number: DE2314273C3
Application number: DE19732314273
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Peter F. 8500 Nürnberg Weidner
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2314273A1; DE2314273B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung zur Selbstzerlegung eines Geschosses mit einem Generator und einem von diesem aufladbaren Ladekondensator, der in einem Umladevorgang über einen Umladewiderstand einen Zündkondensrtor lädt, an dessen Spannungspol ein die Zündung des Zündmittel einleitendes, an einer Steuerelektrode sehaltbares Halbleiterbauelement 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 Zündkondensators 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 Spannung, 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 65 082 ist die Zündschaltung einer Bergbau-Zündmaschine beschrieben. Diese Schaltung soll einerseits sicherstellen, daß die Zündung erst nach dem Erreichen einer bestimmten Ladespannung des Kondensators durchgeführt werden kann. Andererseits soll die Zündstromflußzeit begrenzt sein. Die Schaltung arbeitet mit einer gesteuerten Diode und einem diese steuernden Bauelement mit Schwellwertverhalten, das bei einem bestimmten Spannungswert leitend wird. Maßnahmen zum Ausgleich des Einflusses etwa unterschiedlicher Generatorspannungen 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 Art vorzuschlagen, bei der der Zündzeitpunkt nicht durch das Erreichen eines absoluten Spannungswertes bestimmt ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Anode des schaltbaren Halbleiterbauelements zwischen dem Umladewiderstand 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 Umladevorgangs die Spannung am Zündkondensator die Spannung am Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers um die Schleusenspannung zwischen der Anode und der Steuerelektrode des Halbleiterbauelements übersteigt. Hierdurch ist erreicht, daß die Auslösung der Zündung zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgen kann, wobei keine wesentliche Abhängigkeit des Zündzeitpunktes von der Spannung des Ladekondensators besteht, da die Potentiale an der Anode und der Steuerelektrode des Halbleiterbauelements etwa in gleicher Weise von der Ladespannung abhängen. Die erfindungsgemäße Schaltung erreicht dies mit nur einem Halbleiterbauelement.

Vorzugsweise ist das zur Verwendung kommende Halbleiterbauelement eine Thyrisior-Tetrode (programmierbarer Unijunction-Transistor) deren HaIb-'citerkristall eine PNPN-Zonenfolge aufweist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist einer

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

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

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä-Ben Zündschaltung mit Zeitzündung und Aufschlagzündung,

Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfirjdung mit einem mechanischen Vorrohrsicherheitsschalter,

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zusätzlichem Schaltthyristor und

Fig.4 den Spannungsverlauf an den Punkten Λ ß und Cder Schaltungen nach den F i g. 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 F i g. 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 Umladewiderstand 5 und einem Zündkondensator 6 parallel geschaltet. Zwischen dem Umladewiderstand 5 und dem Zündkondensator 6 liegt die Anode eines schaltbaren Halbleiterbauelements 7. Eine Steuerelektrode dieses Halbleiterbauelements 7 liegt zwischen Kondensator 3 und Kondensator 4. An der Kathode des Halbleiterbauelementes 7 liegt so das Zündmittel 8.

An einem zweiten Steuereingang des Halbleiterbauelements 7 ist eine an sich bekannte Aufschlagzündungsschaltung vorgesehen, die insbesondere aus einem piezoelektrischen Signalelement 9 besteht. i^r,

Das Halbleiterbauelement 7 ist eine Thyristor-Tetrode. Diese ist hier 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 Sperrzustand in den Durchlaßzustand übergeht, nicht von der Speisespannung abhängig. Ein programmierbarer Unijunction-Transistor geht von dem Sperrzustand in den Durchlaßzustand dann über, wenn die Spannung zwischen seiner Anode und seiner Kathode gleich oder größer wird als die Spannung zwischen der einen Steuerelektrode und der Kathode zuzüglich der Schleusenspannung der betreffenden Halbleiterzonen.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist so folgende: Wird das Geschoß abgefeuert, dann arbeitet der Generator 1 kurzzeitig und lädt den Ladekondensator 3 und Kondensator 4. Dadurch stellt sich an der zwischen den beiden Kondensatoren liegenden Steuerelektrode eine dem Verhältnis der Kapazitätswerte 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 t>o Generator 1 unwirksam und es beginnt der Umladevorgang. Dabei wird über den Widerstand 5 Kondensator 6 geladen. In dem Maß, in dem sich die Kondensatoren 3 und 4 entladen, lädt sich Kondensator 6 auf. An der Anode des Halbleiterbauelements 7 steigt die Spannung μ an. Das Halbleiterbauelement 7 ist zunächst gesperrt, die die Spannung an der Steuerelektrode größer ist als die Spannung an der Aiioric.

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 s'ch dementsprechend auch die Spannungen an der Steuerelektrode und an der Anode. Liegt die Generatorspannung 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 Halbleiterbauelements 7 über den Umladekreis ist auch ein Durchschalten des Halbleiterbauelements über die zweite Steuerelektrode möglich. Diese Auslösung der Zündung erfolgt, wenn das Geschoß aufschlägt.

In Fig.2 ist zusätzlich zu den anhand von Fig. 1 erläuterten Bauelementen in Serie zu dem Ladekondensator 3 ein Widerstand 10 vorgesehen. Außerdem weist diese Schaltung einen Schalter 11 und einen weiteren Ladekondensator 12 auf. Bei dieser Schaltung ist der Schalter 11 geöffnet, wenn der Generator 1 arbeitet. Dieser lädt während dieser Zeit den Ladekondensator 12 auf. Hat das Geschoß das Waffenrohr verlassen, dann schließt Schalter 11 und der Ladekondensator 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. 1 beschriebene Umladevorgang ein, der mit dem Durchschalten des Halbleiterbauelements 7 endet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist den Kondensatoren 3 und 4 ein Widerstand 10 vorgeschaltet, der an einem Ladekondensator 13 liegt. An der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements 7 liegt die Steuerelektrode eines Thyristors 14, ..jr zwischen dem Zündmittel 8 und dem Ladekondensator 13 liegt. Diese Schaltung wird vorteilhaft dann verwendet, wenn die an der Anode liegende Schaltspannung nicht groß genug ist, das Zündmittel zu zünden. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Schaltung bei tiefen 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 verschiedener; Schaltungen einige Dimensionierungsbeispiele angegeben. Bei einer nach F i g. 1 aufgebauten Schaltung wurde eine Zündung etwa 4 see. nach der Aufladung der Kondensatoren 3 und 4 erreicht. Die Kapazitäten der Kondensatoren 3, 4 und 6 waren gleich und betrugen jeweils 68 ni~.

Der Widerstand 5 hatte einen Wert von 100 ΜΩ. Dieses Ergebnis wurde sowohl mit einer Generatorspannung von 120 V als auch bei einer Generatorspan-

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 ·■ on 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 i» 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 des Ladekondensators 13 erreicht, an den eine Spannung von 120 V angelegt war. Der Kondensator 13 hatte eine Kapazität von 220 ηF, der Kondensator 6 von 20OnF, der Kondensator 3 von 6,8 nF und der Kondensator 4 von 16,8 nF. Widerstand 5 betrug 50 ΜΩ, Widerstand 10 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

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 is 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 (3, 4) um die Schleusenspannung zwischen der Anode (A) und der Steuerelektrode (B) des Halbleiterbauelements (7) übersteigt.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Kondensateren (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 V/iderstand (10) an dem Ladekondensator (13) liegt.

4. Zündschaltung nach Anspruch 3, 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-Diode gebildet ist.

6. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement (7) von einer Doppelbasisdiode 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 der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements (7) liegt.

9. Zündschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündmittel (8) über ein von der Kathode des schaltbaren Halbleiterbauelements (7) gesteuertes, weiteres schaltbares Halbleiterbauelement (14), insbesondere einen Thyristor, zündbar ist, das am Ladekondensator (13) liegt.