DE2331968C3

DE2331968C3 - Drahtloses Fernsteuersystem zum Zünden von Sprengstoff

Info

Publication number: DE2331968C3
Application number: DE2331968A
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Ohsumi; Takeo Ueda
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1973-06-22
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2331968B2; US3834310A; JPS4921627A; DE2331968A1; JPS5028621B2

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Fernsteuersystem zum Zünden von Sprengstoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Aus der am 3. 12.1953 bekanntgemachten deutschen Patentanmeldung D 11 675 ist ein drahtloses System zum Fernsteuern der Zündung eines Sprengkörpers bekannt, bei dem am Sprengkörper ein elektrischer Resonanzkreis vorhanden ist, der mit der Zündpille verbunden ist. Wenn der Resonanzkreis von einem auf seine Resonanzfrequenz abgestimmten Sender ausreichend stark erregt wird, bringt er die Zündpille zur Zündung.

Ein solches System arbeitel nicht besonders betriebssicher, da die in einem Schwingkreis erregbare Energie in der Regel nicht ausreichend groß ist, um den Heizdraht in einer Zündpille so weit zu erwärmen, daß die Zündung ausgelöst wird. Es ist mit einem solchen System auch bei Funktionsfähigkeit nicht möglich, auf Wunsch mehrere Sprengkörper gleichzeitig zu zünden, da die Wärmeentwicklung durch den Heizdraht in einer Zündpille von der vom Schwingkreis abgegebenen Energie abhängt, die je nach Kreisgüte und Abstand zum erregenden Sender schwank!.

Ein drahtloses Fernsteuersystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I, das sich ebenfalls des Gedankens, die zur Zündung einer Zündpille benötigte Energie von einem elektrischen Resonanzkreis zu bezichen, bedient, ist aus der US-PS 31 70 399 bekannt. Bei diesem System wird ein Zündkondensator auf eine zum Auslösen der Zündpille ausreichende Spannung aufgeladen, die aus dem Parallelrcsonan/kreis gewonnen wird. Zwischen dem Zündkondensator und der Zündpille ist eine gasgefüllte Kaltkathodenröhre als elektronischer Schalter eingeschaltet, die in den Leitfähigkeitszustand übergeht, sobald die Kondensatorladung zu einer zu ihrer Zündung ausreichenden Spannung geführt hat.

Mit diesem System kann man auch bei sehr schwacher Erregung des Parallelreronanzkreises die zur Zündung der Kaltkathodenröhre und nachfolgend der Zündpille

ίο erforderliche Energie durch Kondensatoraufladung ansammeln, so daß man mit Sicherheit eine Zündung des Sprengkörpers erreicht. Nachteilig bei diesem Fernsteuersystem ist, daß die Zündspannungen, d. h. die Spannungen, bei denen Kaltkathodenröhren in den leitenden Zustand übergehen, aufgrund von Fertigungstoleranzen gewissen Streuungen unterworfen sind. Da Sprengungen häufig mit einer Mehrzahl von Sprengladungen durchgeführt werden, ist es bei Benutzung des bekannten Systems selten möglich, mehrere Zündpillen gleichzeitig auszulösen, selbst wenn aufgrund .gleicher elektromagnetischer Feldstärken die Zündkondensatoren aller Zündpillen gleich schnell aufgeladen würden, was ohnehin kaum erreichbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernsteuersystem der vorgenannten Art so auszugestalten, daß es mit ihm möglich ist, mit Sicherheit gleichzeitig Zündungen an mehreren Sprengkörpern auszulösen, die an unterschiedlichen Plätzen angeordnet sind, ohne daß irgendwelche Leitungsverbindungen zwischen den Zündern der verschiedenen Sprengkörper hergestellt werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Im Gegensatz zu dem bekannten Fernsteuersystem wird die Zündung nicht dann ausgelöst, wenn die Aufladung des Zündkondensators e>ne zur Auslösung der Zündpille oder des efektronischen Schalters ausreichende Spannung erreicht hat, vielmehr wird die Zündung erst dann ausgelöst, wenn das elektromagnetische Steuerfeld, mit dessen Hilfe über die empfängerseitigen Parallelresonanzkreise die Kondensatoraufladung bewirkt wird, abgeschaltet wird. Es ist daher unter

•»5 Einsatz der Erfindung bei entsprechend langzeitiger Wirksamkeit des elektromagnetischen Steuerfeldes möglich, mit Sicherheit auch in entfernter liegenden Sprengkörpern die Zündkondensatoren auf eine zur Zündung ausreichende Spannung aufzuladen, ohne daß

^r>o näherliegende Sprengkörper vorzeitig detonieren. Es spielt somit bei dem erfindungsgemäßen System keine Rolle, ob der eine oder andere Zündkondensator schneller oder langsamer aufgeladen wird. Auch haben Fertigungstoleranzen an den verwendeten Bauelemen-

^r» ten keinerlei Einfluß mehr auf den Zeitpunkt der Zündung. Dieser wird allein durch das Abschalten des erregenden elektromagnetischen Feldes bestimmt.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 3 näher erläutert werden. Es zeigt

w> F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild der empfäfigerseitigen Anordnung des Fernsteuersystems nach der Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernsteuersystems,

h^r> und

Fig. 3A bis 3D ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Fernsteuersystems nach der Erfindung.

I,

Die in Fig. I dargestellte, im ganzen mit 8 bezeichnete empfangsseitige Anordnung, nachfolgend mit »Empfänger« bezeichnet, besteht aus einem Parallelschwingkreis aus einer Induktionsspule 9 und einem Kondensator 10, der auf die Sendefrequenz eines erregenden Senders abgestimmt ist, einem über eine Gleichrichterdiode 11 vom Parallelschwingkreis aufladbaren Zündkondensator 12 und einer Zündpille 19, deren Heizbrücke 21 mit dem Zündkondensator 12 verbunden ist In den elektrischen Kreis zwischen dem Zündkondensator 12 und der Zündpille 19 ist ein elektronischer Schalter Ig eingeschaltet, der von einem Steuerkreis St angesteuert ist, welcher ebenfalls mit dem Parallelschwingkreis verbunden ist.

F i g. 2 zeigt eine dem vorbeschriebenen Grundaufbau folgende Ausführungsform der Erfindung, bei der mit 6 eine Rahmenantenne zur Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes an den Empfänger 8 bezeichnet ist 7 ist ein Steueroszillator, der an die Rahmenantenne 6 angeschlossen ist Von dem Oszillator 7 wird eine Wechselstromenergie mit einer Frequenz voi; einigen Kilohertz der Rahmenantenne zugeführt, die sie dann als starkes elektromagnetisches Feld abstrahlt Der Empfänger 8 ist in einem Kunststoffbehälter hermetisch abgeschlossen und umfaßt einen Resonanzkreis, bestehend aus einer als Antenne wirkenden Spule 9 und einem Kondensator 10, die parallelgeschaltet sind. Der Resonanzkreis ist auf die Frequenz des elektromagnetischen Feldes abgestimmt, das von der Rahmenantenne 6 abgestrahlt wird. Parallel zu dem Kondensator 10 sind in Reihe eine Diode U und ein Zündkondensator 12 mit einer großen Kapazität geschaltet. Ein elektronischer Schalter Ig und die Heizbrücke 21 der Zündpille 19 sind in Reihe parallel zu dem Zündkondensator 12 großer Kapazität geschaltet. Parallel zu dem Kondensator 10 ist auch eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Steuerkreis St, dem Schalter Ig und der Heizbrücke 21 der Zündpille 19, geschaltet.

Der Steuerkreis Sf besteht im dargestellten Beispiel aus einer Diode 13, einem Kondensator 14 kleiner Kapazität, einem Feldeffekttransistor 15 und einem Widerstand 18. Der elektronische Schalter Ig besteht hier aus einem als Triac bezeichneten gesteuerten Gleichrichter 16.

Wie Fig.2 zeigt, sind die Dioden 11 und 13 gegeneinander geschaltet, d.h. die Diode 11 wird leitend, wenn ihre Anode von dem Resonanzkreis 9,10 ein positives Potential erhält und die Diode 13 wird leitend, wenn an ihre Kathode von dem Resonanzkreis 9, 10 ein negatives Potential angelegt wird. Der Kondensator 14 geringer Kapazität und der Widerstand 18 des Steuerkreises 5/ sind parallelgeschaltet und diese Parallelschaltung ist zwischen den gemeinsamen Anschlußpunkt der Anode der Diode 13 und der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 15 einerseits und die Kathode des gesteuerten Gleichrichters 16 andererseits geschaltet.

Die Steuerelektrode 17 des gesteuerten Gleichrichters 16 ist mit der Senkenelektrode des Feldeffekttransistors 15 verbunden. Die Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 15 ist mit einem gemeinsamen Anschlußpunkt der Kathode der Diode 11 und der Anode des gesteuerten Gleichrichters 16 verbunden.

ίο Die Arbeitsweise des Fernsteuersystems der F i g. 1 und 2 ist wie folgt:

Von dem Oszillator 7 wird die Wechselsiromenergie der Rahmenantenne 6 zugeführt, die ein starkes elektromagnetisches Feld erzeugt, das eine Wechselspannung in der Spule 9 des Empfängers 8 induziert, wie F i g. 3A zeigt Diese Wechselspannung wird über die Diode 11 dem Zündkondensator 12 großer Kapazität zugeführt, um ihn positiv aufzuladen, wie Fi g. 3B zeigt Zugleich wird die Wechselspannung, 'ie in der Spule 9 erzeugt wird und deren impulsform F \ g. ?A zeigt, über die Diode 13 dem Kondensator 14 geringer Kapazität zugeführt um ihn schnell negativ aufzuladen. Dadurch wird die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 15 auf einen negativen Potential gehalten und es fließt daher kein Strom durch den Feldeffekttransistor 15. Dadurch wird das Potential der Steuerelektrode 17 des gesteuerten Gleichrichters 16 Null, so daß kein Strom durch den gesteuerten Gleichrichter 16 fließt

Wenn der Oszillator 7 zu einem Zeitpunkt unwirksam gemacht wird, wenn der Kondensator 12 großer Kapazität ausreichend aufgeladen wurde, wie Fig.3B zeigt, wird der Kondensator 14 kleiner Kapazität plötzlich über den Widerstand 18 entladen, um das negative Steuerelektrodenpotential des Feldeffekttran-

J5 sistors 15 zu verringern und ihn dadurch leitend zu machen. Daher wird von der Senkenelektrode des Feldeffekttransistors 15 eine Startspannung, wi>; sie F i g. 3C zeigt, auf die Steuerelektrode 17 des gesteuerten Gleichrichters 16 gegeben, der dann leitend wird, um den Zündkondensator 12 großer Kapazität parallel zu der Heizbrücke 21 der Zündpille 19 zu schalten. Der Zündkondensator 12 großer Kapazität entlädt sich daher mit einem Entladesirom, wie ihn Fig.3D zeigt, über die Heizbrücke 21 und veranlaßt die Zündung der

■»5 Zündpille 19 und damit die Explosion des Sprengstoffs 20 zum Abbruch von Gestein oder einem anderen Festmaterial 22.

Die Erfindung macht von einem elektromagnetischen Wechselfeld Gebrauch, dessen Frequenz einige KiIohertz beträgt und das im allgemeinen Funkverkehr und bei elektrischen Versorgungsquellen nicht verwendet wird. Felder der letztgenannten Art reichen daher nicht aus, im Empfänger des erfindungsgemäßen Fernsteuersystems Zündungen auszulösen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drahtloses Fernsteuersystem zum Zünden von Sprengstoff mit einem empfängerseitigen Zündkreis, bestehend aus einer elektrisch auslösbaren Zündpille, einem elektronischen Schalter und einem Zündkondensator, die in Serie geschaltet sind, und einem den Zündkondensator aufladenden, über eine Diode diesem parallelgeschalteten Parallelresonanzkreis, der auf die Frequenz eines senderseitig erregten elektromagnetischen Steuerfeldes abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß empfängerseitig ein Steuerkreis (St) vorgesehen ist, der von dem Parallelresonanzkreis (9, 10) erregbar und mit dem elektronischen Schalter (Ig) verbunden ist und diesen während der Aufladung des Zündkondensators (12) aktiv sperrt.

2. Fernsteuersystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (Ig) einen in Durchlaßrichtung zwischen den Zündkondensator (12) und die Zündpille (19) geschalteten gesteuerten Gleichrichter (16) umfaßt, dessen Kathode über einen von einer mit dem Resonanzkreis (9, 10) verbundenen zweiten Diode (13) aufladbaren zweiten Kondensator (14) auf ein Sperrpotential legbar ist und parallel zu dessen Anoden-/Steucreiektrodenstrecke die Quellenelektrode-/Senkenelektrodenstrerke eines Feldeffekttransistors (15) geschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit dem gemeinsamen Anschluß von zweiter Diode (13) und zweitem Kondensator (14) verbunden ist, welch letztere* von ■ inem Entladewiderstand (18) überbrückt ist.