DE2558836B2 - Elektrischer Geschoßzünder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Geschoßzünder mit einer im Innenraum des Zünders angeordneten piezoelektrischen Zelle, in welcher beim Aufschlag eines Kopfteils des Zünders durch Druck- bzw. Stoßbelastung eine Spannung erzeugt wird, wobei der Kopfteil an der Krone mit einer scharfen Greifkante und innen mit einer Ausnehmung für einen den Axialstoß dämpfenden Puffer aus verformbarem Werkstoff versehen ist

Zünder der vorerwähnten Art sind beispielsweise durch die DE-AS 11 82 989 bzw. die DE-AS 12 15 555

ίο bekannt Die scharfe Greifkante bewirkt daß sich der Kopfteil auch bei flachwinkligem Aufschlag am Ziel verhakt und einen Axialstoß auf die piezoelektrische Zelle überträgt Der Puffer andererseits füllt seine Ausnehmung nicht voll aus. Er hält somit Stöße

is geringerer Energie, wie sie beispielsweise bei Maskentreffern erzeugt werden, von der Zelle ab. Darüber hinaus flacht er In.pulsspitzen ab und verhindert hierdurch ein Zerstören der Zelle.
Der hier vorgesehene Puffer bewirkt aber nicht nur eine Bedämpfung des Axialstoßes bei Frontalaufschlag des Kopfteils auf das Ziel, sondern auch bei flachwinkligem Zielaufschlag, bei dem der auf den Kopfteil treffende Axialimpuls ohnehin schon gering ist Dies hat gegebenenfalls zur Folge, daß trotz der Greifkante der Axialstoß nicht ausreicht die Pufferdämpfung zu überwinden und in der piezoelektrischen Zelle eine entsprechend hohe Spannung zu erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Impulskette des Zünders so auszubilden, daß der bei Frontalauf-

3») schlag des Kopfteils z.B. auf eine Maske erzeugte Prallimpuls stark gedämpft bzw. absorbiert, die bei flachwinkligem Auftreffen des Geschosses auf ein festes Ziel erzeugte, in Geschoßachsrichtung verlaufende Impulskomponente jedoch ungedämpft auf die piezo-

elektrische Zelle übertragen wird.

Diese Aufgabe ist gemäß Anspruch 1 der Erfindung dadurch gelöst, daß der Puffer als Stopfen ausgebildet ist der in eine vordere, vornehmlich trichterförmige Ausnehmung des Kopfteils eingesetzt ist und den Kopfteil nach vorn mit einem balligen oder kegeligen Vorsprung überragt

Durch diese Ausbildung und Anordnung des Puffers wird erreicht, daß bei Frontalaufschlag auf Ziele der axiale Impuls wesentlich gedämpft wird. Bei Maskentreffern bewirkt dabei der Puffer nicht nur ein Unterdrücken eines Axialimpulses unterhalb einer vorbestimmten Impulsschwelle, sondern auch noch eine Art Aufdorneffekt. D.h., der Kopfteil dringt mit der kleinen Vorderseite des Pufferkopfes ins Ziel ein und erfährt dabei auch noch eine elastische Verformung. Bei festen Zielen spielt die dabei auftretende Impulsreduzierung keine Rolle. Aber bei flachwinkligem Aufschlag des Kopfteils auf ein Zielobjekt tritt eine solche Impulsreduzierung nicht ein, da hierbei die Greifkante

5!. unmittelbar auf das Zielobjekt trifft, wodurch der Puffer und seine Dämpffunktion nicht wirksam werden.

Im Gegensatz zu der bekannten Lösung behält der Zünder nach der Erfindung somit bei flachwinkligem Zielaufschlag seine volle Empfindlichkeit.

6i)i Der als Puffer dienende Stopfen kann innerhalb des Kopfteils begrenzt axial verschiebbar se^;n, wozu zwischen dem rückwärtigen Ende eines Schaftes des Stopfens und einem Innenboden des Kopfteils ein Freiraum vorgesehen ist.

Weitere konstruktive Varianten, die alle zum Ziel haben, unter Aufrechterhaltung der ungedämpften Übertragung der axialen Impulskomponente bei flachwinkligem Auftreffen, bei Frontalaufschlag des Kopf-

teils — gegebenenfalls unter Aufdornen des Zieles durch den vorstehenden Kegel — nur einen Teil des Stoßimpulses zu fibertragen, d.h. die Impulsspitze zu reduzieren und dabei die Impulsdauer zu verlängern, bei Maskentreffern dagegen den Impuls gegebenenfalls völlig zu absorbieren, sind in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben.

Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einem Spannungsimpulsverhältnis von 1 (bei Maskentreffern): 2 bis 3 (bei 15° Aufschlag auf feste Ziele). Auf diese Spannungsdifferenz läßt sich aber das Zündsystem bzw. eine diesem vorgeschaltete elektronische Schwelle ohne Schwierigkeiten abstimmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung nachstehend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Vorderteils eines Geschosses, im Augenblick des Auftreffens auf ein Ziel unter sehr flachem Auftreffwinkel,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Geschoß- bzw. Zünderkopf im Bereich II der F i g. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Zündspannungsgenerator des Geschosses in seinem prinzipiellen Aufbau, im Zünder nach F i g. 1 im Bereich III,

Fig.4 bis 7 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Impulswandlers.

Nach den F i g. 1 bis 3 weist ein Geschoß 3 bzw. ein in dieses kopfseitig eingeschraubter Zünder in einen Zünderkörper 1 einen Zündspannungsgenerator (F i g. 3) auf, welcher aus einer piezoelektrischen Zelle 2 und einer von hinten an dieser anliegenden Masseplatte 4 besteht In diesem Zündspannungsgenerator entsteht in bekannter Weise eine Spannung, wenn beim Zielaufschlag eine Prall- oder Schockwelle den Zünderkörper 1 und die Zelle 2 durchläuft bzw, wenn bei plötzlichem Abbremsen des Geschosses 3 infolge der Verzögerung die Masseplatte 4 die Zelle 2 auf den Zünderkörper 1 preßt. Die Höhe der Spannung wird dabei durch die Impulsspitze des Stoßes bestimmt Durch diesen Spannungsimpuls wird aber beim Überschreiten einer Mindestschwellenspannung ein im Heck 5 des Zünders 1 angeordneter Detonator gezündet

Übliche beispw. mit einer ogivalen Zünderhaube versehene Zünder gleiten bei Aufschlag auf eine Stahlplatte 6, die wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, in sehr flachem Winkel zur Geschoßbahn steht, ab. Sie hinterlassen gegebenenfalls eine längliche Gleitspur und zünden u. U. seitab vom Ziel. Der Zünder selbst erhält dabei aber nur senkrecht zur Geschoßachse einen stärkeren Impuls, welcher den Zünder deformiert, so so daß das Geschoß anschließend blind geht Die axiale Impulskomponente ist so gering, daß durch sie in dem piezoelektrischen Zündspannungsgenerator keine zur Zündung des Detonators erforderliche Spannung erzeugt wird, vor allem dann, wenn die Struktur der ogivalen Zünderhaube nicht sehr kompakt ist bzw. eventuell nur eine dünne ballistische Haube ist

Um dies zu vermeiden, d. h. auch bei flachwinkligem Zielaufschlag eine ausgeprägte und ausreichend hohe axiale Impulskomponente zu erreichen, ist in den Zünderkörper 1 an seiner Spitze ein Kopfteil 7 aus gehärtetem Stahl eingesetzt, das mit einer Ringschulter 8 auf einer Stirnringfläche 9 des Zünderkörpers 1 aufsitzt. Am oberen Rand seines etwas zylindrischen, über den Zünderkörper 1 überstehenden Kopfes weist das Kopfteil 7 eine scharfe Greifkante 10 auf, an die sich zur Mitte hin eine trichterförmige Ausnehmung 11 anschließt. Beim flachwinkligen Auftreffen des Geschosses 3 auf die Stahlplatte 6 frißt sich die scharfe Greifkante 10 in das ZielmateriaL Das Geschoß 3 verhakt sich in der Platte 6. Dabei wird im Zünder 1 eine deutliche und steil ansteigende axiale Impulskomponente bewirkt, die ausreicht, in der Zelle 2 die zur Zündung des Detonators erforderliche Zündspannung zu erzeugen.

Wie einleitend bereits erwähnt wurde, wird aber beim Frontalaufprall eines solchen Zünders auf eine Maske, nachgebildet beispw. durch ein Ziel von 1 m/m Pappe, in dem Zünderkörper 1 eine Aufprall-, d. h. eine Schockwelle erzeugt die zwar einen geringen Energieinhalt besitzt dafür aber extrem steil verläuft Diese Schockwelle durcheilt den Zünderkörper 1 in Axialrichtung und trifft mit voller Amplitude auf die Zelle 2. In dieser ruft sie einen kurzen, aber sehr hohen Spannungsimpuls hervor, der ausreicht den Detonator zu zünden. Um diesen Aufprallimpuls zu dämpfen bzw. zu wandeln und zwar in der Form, daß — bei im wesentlichen gleichem Energieinhalt — die Impulsspitze verringert und die Impulsdauer verlängert wird, ist in die Ausnehmung 11, welche in der Mitte in eine zentrische Sacklochbohrung 12 mündet die nach unten durch einen Boden 13 abgeschlossen ist, ein Stopfen 14 eingedrückt Dieser etwas ünsenkopfförmige Stopfen 14 ragt mit einem Vorsprung 15 axial über die Greifkante 10 vor, während er radial etwa an der Greifkante 10 ausläuft. Der Vorsprung 15 kann ballig oder wie F i g. 5 veranschaulicht, als Kegel 16 ausgebildet sein. Die (Spitz-)Kegelform bewirkt beim Zielaufprall auf ein nachgiebiges Ziel ein Aufdornen. Der Stopfen 14 besteht aus einem verformbaren Werkstoff, vornehmlich aus einem im Bereich von —40° bis +70° C in gewissen Grenzen elastisch verformbaren Kunstharz vornehmlich aus Polyacetal. Außer dem Aufdorneffekt wird innerhalb eines Anfangsweges dadurch auch eine Impulsdämpfung erzielt; die Impulskurve schnellt nicht schlagartig steil nach oben, sondern steigt geneigt an. Sie erreicht daher auch — bei gleichem Energieinhalt — nicht die Spitzenhöhe wie sie bei einem Frontalaufprall des Kopfteiles 7 ohne Stopfen 14 auftreten würde. Der Stopfen 14 weist nach hinten einen zylindrischen Schaft 17 auf, der vornehmlich mit axial verlaufenden, radial überstehenden Rippen 18 (F i g. 5) oder mit Längsnuten 19 (F i g. 4) versehen ist. Bodenseitig ist zwischen dem Ende des Schaftes 17 und dem Boden 13 ein Freiraum 20 vorgesehen, welcher dem Stopfen 14 bzw. dessen Schaft 17 eine elastische bzw. plastische Verformung gestattet ehe das Schaftende auf den Boden 13 trifft. Abgesehen von der bei der Verformung des Stopfens 14 auftretenden Energieumwandlung, wird dadurch eine Dämpfung und Streckung der Impulskurve bewirkt. Die Kurve zeigt einen ersten Anstieg beim Auftreffen der Spitze des Vorsprunges 15,16 auf das Ziel, verläuft dann etwa gleichmäßig weiter und steigt dann u. U. nochmals gering an, wenn der Schaft 17 des Stopfens 14 auf den Boden 13 des Kopfteils 7 auftrifft. Die Längsrippen 18 oder -nuten 19 dienen der Befestigung und zentrischen Abstützung des Stopfens 14 im Kopfteil 7, sie ermöglichen aber auch eine begrenzte radiale Materialverschiebung und ein axiales, wenn auch gebremstes Verschieben des Schaftes 17 in der Bohrung.

Um dem Stopfen 14 im Kopfteil 7 einen festen Halt zu geben, kann der Kopfteil 7, wie in F i g. 4 dargestellt ist, mit gewinderingförmigen, erhabenen oder vertieften Rillen 21 versehen sein.

Der Erhöhung der anfänglichen Impulsdämpfung bei Frontalaufprall des Zünders auf ein Ziel dient aber auch

eine Ausbildung des Stopfens nach den F i g. 6 und 7. Dort weist nach F i g. 6 ein Stopfen 22 zur kegeligen Ausnehmung 11 des Kopfteiles 7 hin einen flacheren Kegelwinkel auf als die Ausnehmung 11 selbst. Der erste Frontalaufprallstoß des Zünders auf ein Ziel wird daher zunächst durch die Eigenfederung des Stopfenwerkitoffes im Bereich des Kopfes aufgefangen. Erst nach Zurücklegung dieses Verformungsweges gelangt der Stopfen 22 in festeren Kontakt zum Kopfteil 7. Die Eingangsimpulskurve wird dadurch abgeflacht. Daneben kann gemäß F i g. 7 ein etwa pilzförmiger Stopfen 23 zur kegeligen Ausnehmung des Kopfteiles 7 hin auch eine Auskehlung 24 aufweisen, die in ähnlicher Weise bewirkt, daß erst verzögert eine geschlossene Impulskette entsteht.

Anstelle oder zusätzlich zu diesen Maßnahmen ist nach F i g. 7 das in den Freiraum 20 hineinragende,

untere Ende eines Schaftes 25 mit einer kegel- oder kugelförmigen Spitze 26 versehen. Diese sitzt in Ausgangsstellung auf dem Innenboden 13 des Kopfteils 7 überhaupt nicht bzw. nur punktförmig auf. Dadurch tritt beim Einstoßen des Stopfens 23 zunächst eine elastische, anschließend eine plastische Verformung des Stopfens 23 und erst dann ein voller Kraftschluß von der Zielwand über den Stopfen 23, den Kopfteil 7 und den Zünderkörper 1 zum Zündspannungsgenerator 2 ein.

Dieser Impulswandler und -dehner, der bei Maskentreffern ein Ansprechen des Zünders mit Sicherheit verhindert, beeinträchtigt nicht die Funktionsfähigkeit des Zündspannungsgenerators 2 bei Aufschlag des Geschosses 3 auf ein Festziel und insbesondere nicht das Einhaken der Greifkante !0 im Ziel bei flachwinkligem Aufschlag des Geschosses.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Geschoßzünder mit einer in dessen innenraum angeordneter piezoelektrischer Zelle, in welcher beim Zielaufschlag durch eine Prall- oder Schockwelle eine Spannung erzeugt wird, mit einem Kopfteil an der Zünderspitze, welcher an seiner Stirnseite eine trichterförmige Ausnehmung aufweist, welche eine scharfe Greifkante bildet und innen eine Ausnehmung für einen den Axialstoß dämpfenden Puffer aus verformbarem Werkstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (7) im Zünderkörper (1) seine feste Anordnung hat und der Puffer als Stopfen (14,22,23) ausgebildet ist, welcher in die trichterförmige Ausnehmung (11) des Kopfteiles (7) eingesetzt ist und sich in die Ausnehmung (Schaft 17, 25) hineinerstreckt und den Kopfteil (7) nach vorn mit einem balligen oder kegeligen Vorsprung (15, 16) überragt

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (14,22,23) aus einem innerhalb eines Temperaturbereiches von etwa —40° bis etwa + 70⁰C elastisch verformbaren Kunstharz, vornehmlich aus Polyacetal, besteht

3. Zünder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Stopfen (14, 22, 23) innerhalb des Kopfteils (7) begrenzt axial verschiebbar ist

4. Zünder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Kegelwinkel der Ausnehmung (11) des Kopfteils (7) kleiner ist als der des Stopfens (23).

5. Zünder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (23) zum Kopfteil (7) hin derart ausgekehlt ist, daß er in Ausgangsstellung nur mit seinem Rand der Greifkante (10) benachbart auf dem Kopfteil (7) aufsitzt.

6. Zünder nach Ansprach 1 bzw. 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Schaft (17) des Stopfens (14) mit radial eingestochenen Längsnuten (19) oder aber mit radial überstehenden Längsrippen (18) versehen ist.

7. Zünder nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Schaft (17) des Stopfens (14) aufnehmende zylindrische Sacklochbohrung (12) des Kopfteils (7) mit gewinderingartigen, erhabenen bzw. vertieften Rillen (21) versehen ist.

8. Zünder nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet daß der Schaft (25) des Stopfens (23) zum Innenboden (13) des Kopfteiles (7) hin kegel- bzw. kugelförmig ausgebildet ist und in der Ruhestellung am Innenboden (13) nicht oder nur punktförmig anliegt.

9. Zünder nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (7) als Einsatz ausgebildet und wenigstens an seinem über das Geschoß (3) überstehenden Teil gehärtet sowie mit einer ringförmigen Auflageschulter (8) versehen ist, mit welcher er formschlüssig auf einer Stirnringfläche (9) des Geschosses (3) aufliegt.