-
AufschlagzUnder
-
Die Erfindung betrifft einen Auf schlagzünder, bestehend aus einem
Schwellenwertschalter mit einem Thyristor, der mit einem Zündmittel verbunden ist
und einen beschleunigungsempfindlichen Ladungsgenerator aufweist.
-
Bei Aufschlagzündern ist eine hohe Sicherheit gegen Fehlauslösungen
erforderlich. Außerdem muß eine genaue und unkritische Einstellung der Zündempfindlichkeit
möglich sein. Die Zündempfindlichkeit muß an die Größe und das Gewicht des Geschosses
sowie an die beim Aufschlag erzeugte
Energie des beschleunigungsempfindlichen
Ladungsgenerators anpaßbar sein. Ist beispielsweise das Ziel ein in einem Wald verstecher
Panzer, so darf der Aufschlagzünder nicht bereits beim Passieren der Zweige eines
Baumes oder Buschwerks auslösen, sondern erst beim harten Aufschlag auf dem Panzer.
-
Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse die von einem Generator
abgegebene elektrische Spannung zum Zwecke der Zündung über ein elektrisches Schaltelement
mit Schwellenwertverhalten mit dem Zündmittel zu verbinden. Bei Zündeinrichtungen
für Geschosse, bei denen die Einleitung der Zündung durch Schließen eines mechanischen
Schalters erfolgt, ist es bekannt (DT-AS 11 55 037), Halbleiterbauelemente in Form
von Vierschichtdioden einzusetzen, um die Zündung erst dann auszulösen, wenn die
Spannung an der elektrischen Schaltung, die sich zeitverzögernd aufbaut, einen bestimmten
Schwellenwert erreicht.
-
Eei den bekannten Zündern erfolgt jedoch zunächst eine zeitverzögernde
Umladung der in einem Speicherkondensator gespeicherten Zündenergie über einen Widerstand
auf einen parallel geschalteten Zündkondensator. Soll mit einer minimalen elektrischen
Eingangsenergie z.B. von einem Abzuggenerator gezündet werden, so muß am Ziindkondensator
erst die für die Durchsteuerung der Diode erforderliche Spannung erzeugt werden.
-
Die für eine sichere Durchsteuerung einer Vierschichtdiode erforderliche
Spannung setzt sich zusammen aus der Zündspannung für die Vierschichtdiode und dem
Spannungsabfall, der durch den für den Durchlanzustand erforderlichen Haltestrom
am Innenwiderstand des Zündmittels erzeugt wird. Die Löschspannung der Vierschichtdiode
ist die Summe aus der
Flußspannung der Vierschichtdiode und dem
Spannungsabfall, der durch den Haltestrom am Innenwiderstand des Zündmittels verursacht
wird. Für einen ungestörten Betrieb im Durchlaßbereich muß der Laststrom größer
als der Haltestrom sein. Aus diesem Grund können bei den bisher bekannten Schaltungsanordnungen
für Aufschlagzünder nur niederohmige Zündmittel Verwendung finden.
-
Mit steigendem Innenwiderstand des iindmittels erhöht sich die für
die Durchsteuerung der Vierschichtdiode erforderliche Spannung. In der Praxis weisen
die Innenwiderstände von Zündmitteln große Streuungen auf. So eraeben sich z. B.
bei Schicht- und Spaltzündmitteln Streuungen der Widerstandswerte in der Größenordnung
+ Faktor 10. Somit variiert aber bei den bekannten Schaltungsanordnungen für Aufschlagzünder
bei großem Streubereich der Innenwiderstände der Zündmittel die für die Durchsteuerung
erforderliche Spannung ebenfalls erheblich. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß
die Zünciempfindlichkeit auch vom Innenwiderstand des Zündmittels abhangig ist.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen
Aufschlagzünder anzugeben, der bei hohem Wirkungsgrad und einfacher Zündempfindlichkeitseinstellung
eine hohe Sicherheit gegen Fehlauslösung aufweist und dessen Funktion unabhängig
vom Innenwiderstand und dem Empfindlichkeitswert des Zündmittels gewährleistet ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die den
Avalanche-Effekt (Lawinen-Effekt) an der n-p-Sperrschicht des Thyristors auslösende
Spannung als Schwellenwertspannung des Schwellenwertschalters dient.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Durch die Verwendung der den Avalanche-Effekt auslösenden Spannung
als Referenzspannung für die Zündung ist infolge der lawinenartigen Vervielfachung
der Ladungsträger in der Halbleitersperrschicht und des dadurch verursachten raschen
Anstiegs des Stroms bei weiterer nur ganz geringfügiger Erhöhung der Spannung ein
sehr schnelles Durchschalten möglich.
-
Daraus ergibt sich ein sehr geringer Energieverlust bei der Durchsteuerung,
d.h. ein guter Wirkungsgrad. Die geringe Flußspannung bleibt auch bei der erfindungsgemäßen
Betriebsart des Thyristors voll erhalten.
-
Durch die Einfügung eines äußeren Widerstandes zwischen Gate und Kathode
des Thyristors wird der Einfluß des Anodensperrstromes eliminiert. Ein Kondensator
zwischen Gate und Kathode vermindert den Rate-Effekt (Geschwindigkeitseffekt). Damit
wird erreicht, daß der Thyristor auch bei hohem Spannungszeitgradienten keine Fehlauslösungen
verursacht. Während bei den bekannten Schaltungen für Aufschlamünder nur niederohmige
Zündmittel verwendet werden können, ist bei dem erfindungsgemäßen Aufschlagzünder
auch die Verwendung von hochohmigen Zündmitteln möglich. Da bei Anschluß eines hochohmigen
Zündmittels nur ein geringer Strom durch den Thyristor fließt, sind kleine Halteströme
erforderlich. Bei dem erfindungsgemäßen Aufschlagzünder kann diese Bedingung in
einfacher Weise durch die Wahl der äußeren Beschaltung zwischen Gate und Kathode
beeinflußt werden. Somit können in einem Aufschlagzünder gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl niederohmige als auch hochohmige Zündmittel verwendet werden, ohne
die Funktionsfähigkeit des Aufschlagzünders zu beeinträchtigen.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist
das Fehlen einer zusätzlichen Spannungsquelle.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
-
Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Thyristor.
-
Parallel zu den Ausgangsklemmen eines beschleunigungsempfindlichen
Ladungsgenerators, z.B. eines Abzuggenerators AG liegt eine Parallelschaltung aus
einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1. Der Pluspol des Abzuggenerators AG
ist mit der Anode eines Thyristors Th verbunden. Die zwischen der Anode und dem
Minuspol entstehende Spannung wird mit U bezeichnet, der durch die Anode fließende
Strom mit IA. Das Gate G des Thyristors Th ist über eine zweite Parallelschaltung,
bestehend aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C2, auf die Kathode K des Thyristors
Th geschaltet. Zwischen der Kathode K und dem Minuspol des Abzuggenerators liegt
ein Zündmittel Z.
-
Parallel zum Zündmittel Z ist ein Widerstand R3 geschaltet.
-
Wenn die Spannung U an der Anode A des Thyristors Th einen bestimmten
Wert, nämlich die Avalanche-Spannung der inneren n-p-Schicht, überschreitet, zündet
der Thyristor Th und geht in den leitenden Zustand über. Die Spannung U liegt dann,
vermindert um den geringen Spannungsabfall am Thyristor Th (Flußspannung), am Zündmittel
Z an und zündet dieses. Unterschreitet der Anodenstrom IA nach der Zündung einen
mit Hilfe des Widerstandes R2 beeinflußbaren Wert, den Haltestrom IH, so löscht
die Anordnung. Sind kleine Halteströme 1H erforderlich, so muß der Widerstand R2
zwischen Gate und Kathode hochohmig sein. Der parallel zu R2 liegende Kondensator
C2 dient zur Drosselung des sog.
-
Rate-Effekts (Geschwindigkeits-Effekts). Darunter versteht man allgemein
die Verringerung der Schaltspannung einer Vierschichtdiode oder -triode bei erhöhter
Anstiegsgeschwindigkeit der angelegten Spannung.
-
Durch die Einschaltung des Kondensators C2 wird die zulässige Anstiegsgeschwindigkeit
der Spannung U des im Avalanche-Bereich betriebenen Thyristors Th erhöht und somit
der Rate-Effekt vermindert. Der Kondensator C1 am Eingang der Schaltungsanordnung
dient zur Einstellung der Ziindempfindlichkeit. Der Widerstand R1 verhindert Fehlauslösungen
bei durch Temperatureinwirkung bedingter Ladungsbildung bei Piezokristallen (Pyro-Effekt)
im beschleunigungsempfindlichen Ladungsgenerator. Der parallel zum Zündmittel Z
liegende Widerstand R3 begrenzt den Widerstand am Zündausgang auf ein Maximum für
den Fall der Verwendung von hochohmigen, stark im Innenwiderstand streuenden Zündmitteln.
Somit ist die für die Durchsteuerung erforderliche Spannung auch bei sehr hohen
Innenwiderständen definiert. Bei niederohmigen Zündmitteln 7.
-
kann der Widerstand R3 entfallen.
-
Für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignen sich insbesondere
Thyristoren mit niedrigem Haltestrom.
-
Patentansprüche:
L e e r s e i t e