DE2706168B2

DE2706168B2 - Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Zündstromes in einem Zünder für Geschosse

Info

Publication number: DE2706168B2
Application number: DE2706168A
Authority: DE
Inventors: Panayotis Dipl.-Ing.- Eth Zuerich Karayannis; Klaus Dipl.-Ing.- Eth Klingnau Muenzel
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1976-03-09
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1980-07-03
Also published as: NO141622C; NL7702563A; NO770809L; JPS5749839B2; DE2706168C3; CH598564A5; NL174085C; NO141622B; FR2343991B1; US4080869A; NL174085B; JPS52108700A; GB1559025A; FR2343991A1; IT1076375B; DE2706168A1; SE7701634L; SE428834B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Zündstromes in einem Zünder für Geschosse, gemäß dem Oberbegriff des Anspru- ⁴" ches I.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 39 921) ist an der Rohrmündung ein Elektromagnet angeordnet, und der Geschoßzünder weist eine Induktionsspule auf, welche beim Durchtritt durch den '"' Elektromagneten einen Induktionsstrom erhält, der einerseits zum Aufladen eines Kondensators und andererseits zum Einschalten eines mechanischen Zeitrelais verwendet wird.

Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist, daß "'" an der Rohrnündung im Bereich der heißen Gase ein Elektromagnet angeordnet werden muß, und daß mit diesem Elektromagneten nur ein einziger Stromstoß induziert werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung ^ einer Vorrichtung, mit der beim Durchtritt des Geschosses durch das Waffenrohr eine möglichst große Energie erzeugt werden kann und die sich für kleinkalibrige Geschosse sowie für Drallmunition eignet. ^b0

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches I gelöst.

Diese Vorrichtung hat gegenüber der bekannten Vorrichtung den Vorleil, daß die Integration zeitlich nacheinander auftretender lincrgicimpulsc als zusätzli- ^h> chcs Mittci der Energiegewinnung ermöglicht wird und daß die größtmögliche Geschwindigkeit des Geschosses an der Rohrmiindung ausgenützt wird

Verschiedene Ausführwngsbejspjele sind im folgenden anhand der Zeichnung ausführlich besehrieben. Es zeigt

F i g, t einen Längsschnitt durch einen elektronischen Geschoßzünder am hinteren Ende eines Geschoßkörpers mit einem Generator;

Fig.2 einen Längsschnitt durch das vordere Ende eines Waffenrohres mit einer Mündungsbremse;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen elektronischen Geschoßzünder am hinteren Ende eines Geschoßkörpers mit einem Generator, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig.4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zündstromgenerators im Längsschnitt;

F i g. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in F i g. 4;

F i g. 6 eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung zwischen Generator und Kondensator;

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung des vorderen Endes eines Waffenrohres;

F i g. 8 einen Längsschnitt durch einen elektronischen Zünder am hinteren Ende eines Geschoßkörpers mit einem Generator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig.9 ein Diagramm des Magnetflusses und der induzierten Spannung und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen elektronischen Zünder am hinteren Ende eines Geschoßkörpers mit einem Generator gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

Es sind verschiedene Generatoren für elektronische Geschoßzünder bekannt, bei denen beide Teile des Joches im Geschoß angeordnet sind. Bei solchen Generatoren lassen sich nur die Trägheitskräfte zur Erzeugung elektrischer Energie ausnützen.

Für Drallmunition können z. B. Drehgeneratoren verwendet werden, bei denen die Drehbeschleunigung oder eine Änderung des Trägheitsmomentes zur Erzeugung elektrischer Energie ausgenützt wird. Zwischen Rotor und Stator treten Reibungskräfte auf, und es ergeben sich Schwierigkeiten bei der Lagerung des Rotors.

Ferner können für Drallmunition z. B. Stoßgeneratoren verwendet werden. Je nach der Ausbildung dieser Stoßgeneratoren ist die Wirkungsweise anders. Es sind verschiedene Sicherheitsvorrichtungen z. B. Transportsicherungen erforderlich.

Für flügelstabilisierte Geschosse können nur Stoßgeneratoren oder Batterien verwendet werden.

Piezoelektrische Generatoren lassen sich sowohl für Drallmunition als auch für flügelstabilisierte Geschosse verwenden. Solche Generatoren können jedoch nur wenig elektrische Energie pro Volumeneinheit erzeugen.

Gemäß Fig. 1 ist am hinteren Ende eines Geschoßkörpers 10, der eine Sprengladung U enthält, ein Zündergehäuse 12 befestigt. Dieses Zündergehäuse 12 besteht aus einer topfförmigen Hülse 13 und einer Heckschraube 14, die in ein Innengewinde 15 der Hülse 13 eingeschraubt ist. Die Hülse 13 ist in ein Innengewinde 16 des Geschoßkörpers 10 eingeschraubt. Zwischen den hinteren Stirnflächen des Geschoßkör· pers 10 und der Hülse 13 einerseits und dem Kopf der Heckschraube 14 andererseits ist ein Teil eines Joches angeordnet. Dieser Teil des |oches enthält einen Permanentmagnetring 18 und eine Weicheisenscheibe

19 sowie eine Induktionsspule 20. Die Induktionsspule

20 ist von einem Isolatorring 21 umgriffen. Schließlich ist am äußeren Umfang des Geschoßkörpers 10 ein

Führungsring 24 befestigt Im Innern der Heckschraube 14 befinden sich verschiedene Elemente des Zünders, die nicht zum Erfindungsgegenstand gehören und die in üblicher Weise ausgebildet sind. Zu diesen Elementen gehört ein Ladungsspeicher 25, der durch den erfindungsgemäßen Zündstromgenerator aufgeladen wird An diesen Ladungsspeicher 25 ist eine Zündkapsel 26 angeschlossen, welche durch die im Ladungsspeicher 25 gespeicherte Ladung gezündet werden kann. Ein elektronisches Steuerorgan 27 sorgt für die rechtzeitige Zündung der Zündkapsel 26. Vor der Zündkapsel 26 befindet sich ein Detonator oder Obertragungsorgan 28, das die Zündung von der Zündkapsel 26 auf eine Verstärkerladung 29 überträgt. Die Verstärkerladung 29 ist an der Hülse 13 befestigt und ragt in die Sprengladung 11 hinein. Der Detonator 28 befindet sich in einem Rotor 30, der aus der gezeigten armierten Stellung in eine Sicherheitsstellung gedreht werden kann. Durch den Drall gelangt der Rotor 30 aus der Sicherheitsstellung in die armierte Stellung.

Solange sich der Geschoßkörper 10 in der Patronenhülse 23 befindet, ist das durch den Permanentmagnet 18 erzeugte Magnetfeld durch die Patronenhülse 23 kurzgeschlossen. Damit das Geschoß zuverlässig im Ziel gezündet werden kann, ist noch ein Aufschlagschalter 31 angeordnet

Gemäß F i g. 2 ist am vorderen Ende eines Waffenrohres 32 eine Mündungsbremse 33 befestigt. Da diese Mündungsbremse nicht zum Erfindungsgegenstand gehört, ist ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise nicht näher beschrieben, sondern wird als bekannt vorausgesetzt. An der Innenwand der hülsenförmigen Mündungsbremse ist der zweite Teil des genannten Joches angeordnet. Dieser Teil enthält Ringe 34 aus einem paramagnetischen Material, nämlich aus Titan. Zwisehen und vor diesen Titanringen 34 sind Ringe 35 aus ferromagnetischem Material, nämlich aus Stahl, befestigt. Der vorderste Ring 35 ist in die Mündungsbremse 33 eingeschraubt. Die Breite dieser Ringe ist vorzugsweise etwas p-ößer als die Breite des ersten Teiles des Joches mit der Weicheisenscheibe 19 (F i g. 1).

Die Wirkungsweise der in Fi g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Wenn beim Abschuß des Geschosses der Geschoßkörper 10 aus der Patronenhülse 23 heraustritt, bleibt das vom Permanentmagneten 18 erzeugte Magnetfeld, das oich irn wesentlichen im Jochteil, in der Weicheisenscheibe 19 und im Hals der Patronenhülse 23 ausgebildet hat, durch das Waffenrohr 32 kurzgeschlossen.

Sobald der Geschoßkörper 10 mit dem an seinem hinteren Ende befestigten Zünder durch die Mündungsbremse 33 hindurchfliegt, wird das Magnetfeld durch die paramagnetischen Ringe 34 geöffnet und durch die ferromagnetischen Ringe 35 wieder kurzgeschlossen. Dieses Öffnen und Kurzschließen des Magnetfeldes bewirkt, daß in der Induktionsspule 20 jeweils eine Spannung induziert wird. Durch diese induzierte Spannung kann der an die Induktionsspule angeschlossene Kondensator 25 aufgeladen werden. Das Steuerorgan 27 sorgt dafür, daß sich der Kondensator 25 nach dem Aufladen nicht durch die Windungen der Induktionsspule wieder entladen kann, beispielsweise durch Verwendung von Dioden. Da bei der Bewegung des Geschosses sich die Richtung der induzierten Spannung ändert, ist die Verwendung von Zweiweggleichrichtern im Steuerorgan von Vorteil.

Der in F i g. 3 dargestcl'tc Zünder unterscheidet sich von dem in F i g. I dargestellten Zünder im wesentlichen

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durch die Form des Joches, der Weicheisenscheibe 19 und durch die Verwendung eines geeigneten Kunststoffringes 36,

Der Zweck dieser geänderten Form besteht vor allem darin, die großen Kräfte, welche durch die Treibgase auf die Heckschraube 14 ausgeübt werden, so auf den Geschoßkörper 10 zu übertragen, daß der Zündstromgenerator, insbesondere die Induktionsspule 20, nicht beschädigt wird.

Der Zündstromgenerator gemäß F i g. 4 und 5 weist ein zweiteiliges sektorartiges Joch 37 und 38 auf, welches an einer im wesentlichen rechteckigen Platte 39 befestigt ist. Dieses Joch 37 und 38 ist von einer Induktionsspule 40 umgeben, die wiederum koaxial zur Geschoßachse angeordnet ist An einer zweiten rechteckigen Platte 41 ist ein Permanentmagnet 42 befestigt dessen Form dem Joch 37, 38 entspricht Die Induktionsspule 40 ist von einer Kunststoffmasse 43 umgriffen.

Die Wirkungsweise dieses Zündstromgenerators unterscheidet sich nicht von den :n F i g. 1 und 3 dargestellten Zündstromgeneratoren.

Die in F i g. 7 perspektivisch dargestellte Mündungsbremse weist drei ferromagnetische Ringe 44,45 und 46 auf, welche durch zwei paramagnetische Hülsen 47 und

48 miteinander verbunden sind. Die drei ferromagnetischen Ringe 44—46 sind durch ein dreiarmiges Joch 49 aus leicht magnetisierbarem Material miteinander verbunden. Dieses Joch 49 ist von zwei Elektromagnetspulen 50 und 51 umgeben, durch welche die drei ferromagnetischen Ringe 44—46 magnetisiert werden können, derart, daß z. B. der mittlere Ring 45 einen Nordpol und die äußeren Ringe 44 und 46 Südpole bilden. Wie aus Fig.7 ersichtlich ist, sind in den paramagnetischen Ringen 47, 48 Bohrungen 52 vorhanden, durch welche die Treibgase austreten können. Diese Bohrungen 52 sind so gerichtet, daß sie in an sich bekannter Weise als Mündungsbremse wirksam sind.

Der Geschoßzünder gemäß F i g. 8 unterscheidet sich von dem in F i g. 3 dargestellten Geschoßzünder nur dadurch, daß kein Permanentmagnetring 18 vorhanden ist. Dieser Permanentring 18 erübrigt sich, wenn gemäß Fig. 7 Elektromagnetspulen 50 und 51 an der Mündungsbremse vorhanden sind. Diese Elektromagnetspulen 50 und 51 erzeugen zusammen mit dem Joch

49 und den drei ferromagnetischen Ringen 44—46 ein Magnetfeld. Beim Durchtritt des Geschosses durch die Mündungsbremse, d. h. durch die Ringe 44—46, induziert dieses Magnetfeld in der Induktionsspule 20 (F i g. 8) Spannungsimpulse, die die Aufladung des Kondensators 25 bewirken.

Magnetfluß und Spannungsverlauf sind aus Fig.9 ersichüch. Sobald sich das Joch 17 mit der Induktionsspule 20 sowie der Permanentmagnet 18 und die Weicheisenscheibe 19 im Bereich eines parjmagnetischen Titanringes 34 befinden, ist der Magnetfluß durch die Induktionsspule 20 klein (erster Punkt der Kurve in F i g. 9). Sobald sich das Joch 17 mit der Induktionsspule 20 sowie der Permanentmagnet 18 und die Weicheisenscheibe 19 im Bereich eines ferromagnetischen Sfahlringes 36 befinden, ist der Magnetfluß </' durch die Induktionsspule 20 groß (vierter Punkt in Fig. 9).

Da die induzierte Spannung U₁ die Ableitung des Magnetflusses Φ dars eilt, springt diese Spannung LJ, im vierten Punkt der Kurve bei der Abnahme des Magnetflusses auf einen negativen Wert. Die Gleichrichter gemäß I i g. 6 sorgen dafür, daß der Kondensa-

tor auch bei der erzeugten Wechselspannung aufgeladen wird.

Der Geschoßzünder gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Geschoßzündern im wesentlichen dadurch, daß der Generator zwei Induktionsspulen 54 und 55 aufweist. Zwischen diesen beiden Induktionsspulen 54 und 55 ist ein Permanentmagnetring 56 angeordnet, der radial magnetisiert ist. Dieser Permanentmagnetring 56 ist auf ein Joch 57 aufgesetzt, das durch eine Hülse 58 und zwei Flansche 59 und 60 gebildet wird.

Die Wirkungsweise dieses Generators ist wie folgt:
Beim Durchtritt des Geschosses durch das Waffenrohr 32 wird zuerst das Magnetfeld um die erste

Induktionsspule 54 durch die paramagnetischen Ringe

34 (Fig. 2) geöffnet und anschließend wird das Magnetfeld um die zweite Induktionsspule 55 durch die paramagnetischen Ringe 34 geöffnet. Durch die ferromagnetischen Ringe 35 wird zuerst wieder das Magnetfeld um die erste Induktionsspule 54 geschlossen und anschließend wird das Magnetfeld um die zweite Induktionsspule 55 durch die ferromagnetischen Ringe

35 geschlossen.

Falls eines dieser beiden Magnetfelder offen und das andere geschlossen ist, bewirkt das geschlossene Magnetfeld, daß beim offenen Magnetfeld der Magnetfluß Φ auf Null absinkt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Zündstromes in einem Zünder für Geschosse, die aus einem Waffenrohr abgeschossen werden, mit einem Magneten zur Erzeugung eines Magnetflusses in einem zweiteiligen Magnetkreis, von dem ein Teil im Waffenrohr und der andere Teil im Geschoß angeordnet ist und eine koaxial zur Geschoßachse angeordnete Induktionsspule aufweist, dadurch ^|ü gekennzeichnet, daß der im Waffenrohr (32) befindliche Teil des Magnetkreises eine in Rohrlängsrichtung aufeinander folgend angeordnete Reihe von abwechselnd paramagnetischen (34) und ferromagnetischen (35) Ringen (34,35) aufweist '⁵

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (18, 42) als Permanentmagnet ausgebildet und im Magnetkreisteil des Geschosses (10) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Elektromagnetanordnung an der Mündung des Waffenrohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetanordnung (44—51) dem Magnetkreisteil des Waffenrohres (32) zugeordnet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- -⁵ zeichnet, daß die genannten ferro- und paramagnetischen Ringe und Hülsen (34, 3"5, 44, 45, 47, 48) in einer Mündungsbremse (33) des Waffenrohres (32) angeordnet sind. .

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ⁱ⁽⁾ zeichnet, daß für den im Geschoß angeordneten Permanentmagneten (18) eine Cobalt-Samarium-Legierung verwendet wird