DE2451919B2 - Elektrische Zündeinrichtung für eine Unterwasser-Sprengladung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Zündeinrichtung für eine Unterwasser-Sprengladung, die ein wasserdichtes Gehäuse aufweist, dessen einer Wandabschnitt vor einer Membran gebildet ist, mit der unter dem äußeren Wasserdruck ein Schlagkörper in Richtung auf eine Zündenergiequelle beaufschlagbar ist.

Es ist eine mechanische Zündeinrichtung (US-PS 91 639) mit dem eingangs beschriebenen mechanischen Aufbau bekannt, bei der über die Membran ein Stempel gegen einen Scherwiderstand verschiebbar ist und bei Verschieben dieses Stempels nach Bruch des Scherwiderstands ein Schlagbolzen eine Zündladung zur Explosion bringt, mit deren Hilfe die eigentliche Sprengung ausgelöst wird. Es handelt sich bei diesen Zündeinrichtungen um Zünder für Minen, bei denen in einer vorbestimmter Wassertiefe der Scherwiderstand schlagartig überwunden wird. Eine solche Zündeinrichtung ist ständig scharf, so daß schon bei unvorhergesehenen natürlichen Druckschwankungen eine Überwindung des Scherwiderstands und damit eine Auslösung der Sprengung möglich ist.

Es sind andere Zündeinrichtungen bekannt (DT-Gm D 11675), bei denen ohne jegliche mechanische Verbindung — z. B. durch Leitungsdrähte — zu irgendeiner die Sprengung auslösenden Steuerquelle eine Zündung mittels durch das Wasser zu übertragenden elektrischen oder akustischen Signalen erfolgt. Solche Einrichtungen erfordern erhebliche zusätzliche Einrichtungen für die Erzeugung solcher Signale.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Zünder für Unterwasser-Sprengladungen zu schaffen, der erst im Anwendungsgebiet scharf wird und durch übliche natürliche Druckschwankungen nicht zündbar ist. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Membrane ein Balg ist und die Zündenergiequelle ein piezoelektrisches Element ist, das elektrisch mit einer Zündpille verbunden und über den Schlagkörper mit Hilfe einer entfernt von der Sprengladung ausgelösten Druckwelle

ίο komprimierbar ist, wobei der Schlagkörper im beaufschlagungsfreien Zustand in einem Abstand vom piezoelektrischen Element gehalten ist.

Durch den Abstand des Schlagkörpers vom piezoelektrischen Element kann erreicht werden, daß erst im

<⁵ Anwendungsgebiet dieser Schlagkörper am piezoelektrischen Element anliegt, so daß auf sehr bequeme Weise vorzeitiges Scharfmachen verhindert wird und im übrigen bequemes Anpassen an die jeweils vorliegende Wassertiefe möglich ist. Eine Auslösung der Zündung über den statischen Wasserdruck ist durch Verwendung des piezoelektrischen Elements nicht möglich, da dieses erst bei einer Druckwelle anspricht. Im übrigen hat die Verwendung des Balgs zur Betätigung des Schlagkörpers den Vorteil, daß aufeinander gleitende Teile vermieden und eine bestimmungsgemäße Lageveränderung des Schlagkörpers gewährleistet werden kann.

Es ist bekannt (DG-OS 22 06 646), bei pyrotechnischen Einsaiiladungen über einen pyrotechnischen Zünder ein piezoelek'risches Element zu beaufschlagen, über das seinerseits die pyrotechnische Einsatzladung zur Zündung gebracht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend eine Zündanordnung und ihre Verwendung bei einer Unterwassersprengung anhand eines erläuternden Beispieles unter Bezugsnahme auf die Zeichnungen beschrieben; es zeigt

F i g. 1 eine elektrische Zündeinrichtung im Axialschnitt und

F i g. 2 schematisch eine Anordnung von Sprengladungen einer Unterwassersprengreihe.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung umfaßt ein rohrförmiges Metallgehäuse 10 mit einer in ein Ende eingeschraubten radialgelochten Abschlußkappe 11 und einer axialgelochten Abschlußkappe 12, die durch einen Sprengring 13 zurückgehalten und durch einen O-Gummiring 14 abgedichtet wird. Ein mit einem wäßrigen Gel 16 gefüllter metallischer Balg 15 ist mittels eines Harzkitts an seinem offenen Ende peripher derart mit der Abschlußkappe 11 verbunden, daß das Innere des Balgs 15 mit einer in der Abschlußkappe 11 gebildeten Radialbohrung 17 in Verbindung ist.

Ein elektrischer Zünder 18 mit einer Sekundärladung 19, einer Primärladung 20, einer silicongummiumhüllten Zündpilie 21 und kunststoffisolierten stromleitenden Drähten 22 und 23 ist mittels eines Harzkitts in einer axialen Hülse 24 der Abschlußkappe 12 festgelegt.

Im Gehäuse 10 befindet sich ein auf der Abschlußkappe 12 ruhender metallischer Amboß 25 und ein zylindrisches piezoelektrisches Keramikelement 26, das von einem hohlen Kunststoffbehälter 27 umhüllt wird, der durch eine Feder 28 gegen den Amboß 25 vorgespannt wird, die zwischen dem Behälter 27 und der Abschlußkappe 11 angeordnet ist. Der Behälter 27 besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper 29 mit einer abgesetzten zylindrischen Kammer 30, die an

einem Ende geschlossen ist, und einem flexiblen Kunststoffdeckel, der eine dünne flexible Scheibe 31 mit einem anhängenden Ringsteg 32 umfaßt. Der Ringsteg 32 ist als Gleitpassung in der öffnung der Kammer 30 angeordnet und wirkt bei Betrieb als Führung für die Scheibe 31. Metallscheibenelektroden 33 und 34, die in ihren Querschnittsabmessungen dem Keramikelement 26 entsprechen, sind an jedem Ende des Keramikelementes 26 angeordnet und in direktem Kontakt damit. Das Keramikelernent 26 und die Elektroden sind in der durch den Hohlkörper 29 und den Deckel definierten Kammer dicht eingekapselt. Die Elektroden 33 und 34 sind mit den Drähten 22 bzw. 23 elektrisch verbunden und der Hohlkörper 29, der Ringsteg 32 und der Amboß 25 sind wie gezeigt mit engen Durchgängen versehen, die den Drähten angepaßt sind. Die Innenseite der Abschlußkappe 12 hat eine Aussparung 35, für die Aufnahme von Drahtüberschuß zur Montage.

Die Basis des Balgs IS wird durch eine flache Metallscheibe 36 gebildet, die bei Betrieb einer raschen Kompression des Gels 16 folgend einen Schlag an die Scheibe 31 abgibt und das Keramikelement 26 komprimiert Bei Zündeinrichtungen, die unter erhöhtem Druck verwendet werden sollen, ist die Metallscheibe 36 so angeordnet, daß sie bei Atmosphärendruck von der flexiblen Scheibe 31 entfernt ist, jedoch bei Unterbringung in ihrer Betriebsposition und wenn der Balg 15 ausgedehnt ist, auf der Scheibe 31 ruht. Auf diese Weise ist die Zündeinrichtung sicher gegen vorzeitige Zündung durch zufällige Bewegungen des Balgs 15 bei Atmosphärendruck und wird nur »scharf«, wenn die Zündeinrichtung dem gewünschten Arbeitsdruck unterworfen wird.

Bei Verwendung wird die Zündeinrichtung mit ihrem Zünder in einer Sprengladung untergebracht und vom druckübertragenden Material umgeben. Eine Druckwelle wird im druckübertragenden Material erzeugt und der Druck wirkt durch die Bohrung 17 hindurch und verursacht eine Dehnung des Balgs 15. Die Metallscheibe 36 übt einen Schlag auf das piezoelektrische Keramikelement 26 aus und drückt dieses gegen den Amboß 25 zusammen. Dadurch wird eine Spannung zwischen den Elektroden 33 und 34 erzeugt und es fließt ein Strom in die Zündpille 21, wodurch diese gezündet

ίο und über die Primär- und Sekundärladung die Sprengladung zur Explosion gebracht wird.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Unterwassersprengserie sind Zündeinrichtungen 40 gemäß der Erfindung von einem Sprengschlamm 41 umgeben, der in Bohrlöchern 42 im Muttergestein 43 unter Wasser 44 angeordnet ist, wobei sich die Bälge mit diesem Sprengschlamm füllen. Bei einem weiteren Bohrloch 42a ist der Sprengschlamm 41 mit einem herkömmlichen Elektrozünder 45 versehen, der über isolierte Leiterdrähte 46 mit einer Elektroenergiequelle an einer entfernten Zündstation 47 über der Wasseroberfläche verbunden ist. Wenn der Zünder 45 betätigt wird und die dazugehörige Ladung 41 explodiert, verursacht die durch das Muttergestein übermittelte und den Sprengschlamm sich ergebende Druckwelle eine solche Kompression des Sprengschlamms der Ladung 41 im Balg der benachbarten Zündeinrichtung 40, daß der Zünder betätigt wird und die Ladung explodiert. Die von dieser Explosion herrührende Druckwelle wird nachfolgend auf die Zündeinrichtung des nächsten Bohrlochs übertragen und dessen Ladung ebenfalls zur Explosion gebracht. In gleicher Weise werden alle Zündeinrichtungen, die einer explodierenden Ladung genügend nahe sind, um eine ausreichend starke Druckwelle zu empfangen, detonieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Zündeinrichtung für Unterwasser-Sprengladungen, die ein wasserdichtes Gehäuse aufweist, dessen einer Wandabschnitt von einer Membrane gebildet ist, mit der unter dem äußeren Wasserdruck ein Schlagkörper in Richtung auf eine Zündenergiequelle beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane ein Balg (15) ist und die Zündenergiequelle ein piezoelektrisches Element (26) ist, das elektrisch mit einer Zündpille (21) verbunden und über den Schlagkörper (36) mit Hilfe einer entfernt von der Sprengladung ausgelösten Druckwelle komprimierbar ist, wobei der Schlagkörper (36) im beaufschlagungsfreien Zustand in einem Abstand vom piezoelektrischen Element (26) gehalten ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (26) zwischen einem am Gehäuse (10) befestigten Anschlag (25) und dem den Boden des Balgs bildenden Schlagkörper (36) liegt und die diesem bzw. dem Anschlag zugewandten Stirnflächen des piezoelektrischen Elements mit dem Zünder (21) in einem Stromkreis liegen.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Balg (15) in das Gehäuse (10) erstreckt und teilweise mit einer gelierten Flüssigkeit gefüllt ist.

4. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung für Reihendetonationen, wobei der Abstand der Sprengladungen in Abhängigkeit von der zur Betätigung der Zündauslöseeinheit notwendigen Druckwelle gewählt ist.