DE2746599A1 - Elektrischer geschosszuender - Google Patents

Description

Fa. D I E H L, Stephanstr. 49, 8500 Nürnberg Elektrischer Geschoßzünder

Die Erfindiang betrifft einen elektrischen Geschoßzünder, insbesondere Bodenzünder, mit einer piezokeramischen Zelle als Stromerzeuger, in der durch den Gasdruck einer pyrotechnischen Ladung eine Spannung erzeugbar ist.

Bei elektrischen Geschoßzündern mit einer piezokeramischen Zelle als Stromerzeuger ist die Zelle sowie eine dieser axial benachbarte Druckplatte meist so angeordnet, daß die Zelle entweder beim Abschuß - unter Wirkung der Beharrungskräfte - oder beim Zielaufschlag einer Druck- oder Stoßbelastung ausgesetzt und dadurch in ihr die zum Zünden der Sprengladung erforderliche elektrische Energie erzeugt wird. Dazu ist die Zelle entweder im Zünder, z. B. in dessen Spitze, gegebenenfalls aber auch in dessen Boden angeordnet.

Daneben ist es (DT-OS 22 06 646) auch bekannt, die zur Erzeugung der elektrischen Energie erforderliche mechanische Druckenergie durch eine pyrotechnische Ladung zu erzeugen.

Während die bei der Abschußbeschleunigung auftretenden Kräfte zwar ausreichen, in einer piezokeramischen Zelle die zur Zündung erforderliche Spannung zu erzeugen, reicht diese Energie oft nicht aus, im Zünder gegebenenfalls noch vorhandene, weitere elektrische Schaltkreise ebenfalls zu speisen. Eine Stromquelle nach vorgenannter OS wiederum benötigt eine eigene pyrotechnische Ladung sowie hierzu noch eine Zündeinrichtung.

- 4 909816/0506

Aufgabe der Erfindung 1st es daher, für einen elektrischen GeschoßzUnder der eingangs beschriebenen Art einen Stromerzeuger zu schaffen, der etwa ebenso einfach aufgebaut ist wie bei bekannten, mit Beharrungskraft arbeitenden Stromerzeuger, der Jedoch eine wesentlich höhere Leistung abgibt.

Nach Anspruch 1 ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die piezokeramische Zelle in einer heckseitigen, napfartigen Vertiefung des Geschoßbodens bzw. einer Bodenschraube, an einem als Amboß dienenden Zwischenboden anliegend, angeordnet und mittels einer Druckplatte abgedeckt ist, welche durch den beim Abfeuern des Geschosses auf eine heckseitige Abdeckscheibe o. dgl. treffender. Gasdruck der Geschoßtreibladung an die piezokeramische Zelle andrückbar ist.

Als Energiequelle dient somit der Gasdruck der Treibladung, mit der das Geschoß abgefeuert wird. Die dabei in der piezokeramischen Zelle erzeugbare elektrische Energie beträgt ein Mehrfaches gegenüber der eines mit Trägheitskraft gespeisten piezoelektrischen Generators; dabei werden für diesen Generator nicht mehr Teile oder mehr Raum benötigt als für einen herkömmlichen, wesentlich leistungsschwächeren, durch Trägheitswirkung betätigten piezoelektrischen Generator. Aufgrund der kleinen Abmessungen ist er auch für Munition kleineren Kalibers von z. B. 28 oder 35 mm 0 geeignet. Darüber hinaus ist ein Generator dieser Art gegen FremdeinfIUsse und rauhe Behandlung u. dgl. weltgehend unempfindlich. Durch ihre Anordnung und die feste Koppelung mit dem Geschoßkörper bietet die piezokeramische Zelle zudem die Möglichkeit, sie nicht nur als Zündstromerzeuger beim Abfeuern des Geschosses, sondern auch als Sensor beim Zielaufschlag, nämlich zum Aktivieren, d. h. Auslösen des ZUndmittels, zu verwenden. Schließlich erlaubt diese Lösung auch die Anordnung zweier piezoelektrischer Stromerzeuger übereinander, da die piezokeramische Zelle über die Druckplatte ideal gedrückt wird und somit der Kraftfluß in gleicher Weise auf eine nachgeordnete Zelle weitergegeben wird; es liegt daher eine Verdoppelung der Ladung vor.

909816/0506

Durch das Merkmal des Anspruchs 4 wird in überraschender Weise durch RUttelbewegungen, Fall, Stoß u. dgl. in der piezokeramischen Zelle erzeugte Ladespannungen vom Zündsystem bzw. einem Ladekondensator ferngehalten. Es gewährleistet, daß eine ausreichende Spannung erst dann erzeugt werden kann, wenn der auf die Abdeckscheibe wirkende Druck so hoch ist, daß die Abdeckscheibe den Freiraum überwindet. ZufUhrungsschocke und dergleichen lassen sich hierdurch bereits mechanisch vom Generator fernhalten, so daß der Zünder handhabungs- und funktionssicher ist.

Der Gegenstand des Anspruchs 5 führt in überraschender Weise bei stoßartigen Körperschallwellen, wie Zufuhrschocke weder zu Ladespannungen noch zu schaltfähigen Spannungsimpulsen. Eine an der Abdeckscheibe durch Stoßbelastung anliegende Pulverladung eines Geschosses wird bei den auf ein Geschoß während der Zuführung zur Waffe bzw. in das Patronenlager einwirkenden Stoßbelastungen durch die Abdeckscheibe abgefangen. Dieser Gegenstand sichert eine elektronische Zündschaltung absolut bis zur Abfeuerung des Geschosses. Erst dann wird daxhden Gasdruck die Spannung erzeugt. Somit arbeitet dieser Gegenstand im Sinne eines Hauptschalters und vereinfacht dadurch die Zünderelektronik. Dieser Zünder erzeugt daher erst beim Geschoßabschuß zuerst eine Ladespannung und dann erst gegebenenfalls beim Aufschlag eine Triggerspannung. Ausgeschlossen ist, daß vor dem Abschuß eine Triggerspannung entsteht, die auf die Zünderelektronik einwirkt und dadurch eine Fehlfunktion des Zünders bewirken könnte.

Der Gegenstand des Anspruchs 6 ermöglicht eine überraschend einfache Fertigung des Zünders, in dem der elastische Ring gleichzeitig als Toleranzausgleich und Abstandhalter zwischen Druckplatte und Kontaktfolie dient.

909816/0506

Der Gegenstand des Anspruchs 7 gewährleistet in überraschender Weise, daß der elektrische Kontakt zur Zelle und damit der elektrische Stromkreis nach erzeugter Ladespannung erhalten bleibt. Durch den während des Geschoß-Fluges fehlenden Treibladungegasdruck vergrößert sich aufgrund des elastischen Zurückfederns der Abdeckscheibe der Abstand zwischen der Zelle und der Abdeckscheibe. Diese Abstandsänderung wird durch die federnden Laschen ausgeglichen. Damit kann die Zelle beim Zielaufschlag nochmals eingesetzt werden, indem sie eine Triggerspannung erzeugt.

Einzelmerkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung dreier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Bodenschraube eines Geschosses bzw. durch einen Bodenzünder mit einem piezoelektrischen Stromerzeuger nach der Erfindung

Fig. 2 und 3 Varianten zur Lösung nach Fig. 1 Fig. 4 eine Kontaktfolie nach Fig. 3
Fig. 5 einen Ausschnitt nach Fig. 3.

Nach Fig. 1 ist der in das Heck eines Geschosses eingebaute bzw. einschraubbare piezoelektrische Stromerzeuger in eine Bodenschraube 1 z. B. eines Bodenzünders eingebaut. In eine hintere, napfartige Vertiefung 2 ist eine piezokeramische Zelle 3 mit Isolierstoff platten 5, 5' so eingelegt, daß sie sich axial an einem als Amboß dienenden Zwischenboden 4 der Bodenschraube abstützt. An der Zelle 3 liegt, durch die Isolierstoffplatte 5¹ oder dgl. getrennt, eine Druckplatte 6 an, die in einem Isolierstoff ring 7 zentrisch gehaltert ist. Von Kontaktbelägen 8, 9

- 7 909816/0506

¹ V,

dieser Zelle 3 führen Anschlußdrähte 14, 15 nach innen zum Zündsystem, und zwar durch Bohrungen 10, 11 des Zwischenbodens 4, in denen IsolierhUlsen 12, 13 stecken. Nach hinten ist die Vertiefung 2 durch eine in die Bodenschraube 1 eingebördelte Abdeckscheibe 16 abgeschlossen. Letztere ist nach innen gewölbt und liegt unter Vorspannung an der Druckplatte 6 mittig an.

Nach Fig. 2 kann zwischen der Abdeckscheibe 16 und der Druckplatte 6* jedoch auch ein kleiner Abstand, d. h. ein Freiraum 17 vorgesehen sein. Die Druckplatte 6* selbst ist dann mittels eines Bördelrandes 18 in der Bodenschraube 1' gegen Nachhintengehen gesichert.

Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 dargestellten piezoelektrischen Stromerzeuger geht im wesentlichen aus den Zeichnungen hervor. Beim Abfeuern des Geschosses wird durch den Gasdruck der Treibladung 35 die verformbare Abdeckscheibe 16 gegen die Druckplatte 6, 6* getrieben. Letztere drückt topfförmig die piezokeramische Zelle 3 gegen den Zwischenboden 4 und erzeugt in dieser eine Spannung entsprechend der Gasdruckspitze. Da die Abdeckscheibe 16 dabei unter Verformung über die ganze Fläche weitgehend gleichmäßig gegen die Druckplatte 6, 6' gepreßt wird, erfährt auch die piezoelektrische Zelle 3 eine weitgehend gleichmäßige Pressung über die gesamte Fläche, so daß sie beim Abschuß nicht zerstört wird. Dies ermöglicht, die piezoelektrische Zelle 3 nach dem Abschuß noch ein zweitesmal, nämlich als Aufschlagsensor zu verwenden, wobei die beim Aufschlag auftretende Schockwelle beispielsweise über das Geschoß und den Zwischenboden 4 die Zelle 3 durchläuft.

Um durch RUttelbewegungen, Fall, Stoß u. dgl. in der piezokeramischon Zelle 3 erzeugte Spannungen vom Zündsystem bzw. einem Ladekondensator fernzuhalten, ist der ^zelle 3 in an sich bekannter, hier nicht dargestellter Weise eine elektrische Schwelle nachgeschaltet, die einen Spannungsstoß erst weitergibt, wenn ein bestimmtes Mindestpotential überschritten ist. Da die durch

909816/0506 - θ -

den Gasdruck erzeugte Spannung wesentlich über der durch TransportstöBe erzeugten liegt, läßt sich eine Trennung ohne Schwierigkeit bewerkstelligen. Der Zünder ist dadurch absolut handhabungs- und funktionssicher.

Eine ähnliche Schwellenwirkung wird - mechanisch - durch die Lösung nach Fig. 2 erreicht. Dort kann in der Zelle 3 erst eine ausreichende Spannung erzeugt werden, wenn der auf die Abdeckscheibe 16 wirkende Druck so hoch ist, daß er den Freiraum 17 überwindet. ZufUhrungsschocks u. dgl. lassen sich hierdurch bereits mechanisch vom Generator fernhalten.

Nach Fig. 3 liegen an der nur einen Kontaktbelag 8 aufweisenden Zelle 3 eine elektrisch leitende Druckplatte 19 (Aluminium) an. Eine elektrisch isolierende Buchse 20 mit einem Bund 21 hält die Zelle 3 und die Druckplatte 19 über einen elastischen Ring 22. Der Ring 22 ist abgestützt durch die in der Bodenschraube 1 eingebördelte Abdeckscheibe 16*. Zwischen dem Ring 22 und der Abdeckscheibe 16* liegen eine Isolierstoffplatte und eine Kontaktfolie 24 mit federnden (durch Stanzen erzeugte) Laschen 25 (Fig. 4) und Abschlußdraht 15. Zwischen den Laschenspitzen und der Druckplatte 19 besteht der Freiraum 17* Ein Isolierring 30 stützt die Kontaktfolie 24. Eine Isolierhülae 13' steckt in Bohrungen 11, 31 · - Die Bodenschraube 1 ist verschraubt mit einer Geschoßhülse 32. Diese ist mit einer Patronenhülse 33 verbunden. Im Abstand 34 befindet sich die Pulvertreibladung 35.

Der Gasdruck der Treibladung 35 verformt nach Fig. 5 die Abdeckscheibe 16*topfförmig und drückt mit maximal möglicher Fläche über die dazwischenliegenden Teile 23, 24 die Zelle 3 gegen den Zwischenboden 4. Entsprechend der Gasdruckspitze wird eine Ladespannung erzeugt. Zeitlich nach der Gasdruckspitze federt die zwar plastisch verformte Abdeckscheibe 16* etwas zurück, jedoch die Laschen 25 gleichen die Abstandsänderung aus. Der elektrische Kontakt bleibt daher erhalten. Damit kann der Zünder beim Zielaufschlag durch die entstehende Körperschallwelle zusätzlich einen Triggerimpuls erzeugen.

909816/0506

In hier nicht dargestellter, an sich bekannter Weise können zur Erhöhung der Spannung soWie zur Erhöhung der Funktionssicherheit des Generators mehrere piezokeramische Zellen, z. B. Ubereinandergeschichtet, im Raum zwischen der Druckplatte 6, 6', 19 und dem Zwischenboden k angeordnet sein.

909816/0506

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1.) Elektrischer Geschoßzünder, insbesondere Bodenzünder, mit einer piezokeramischen Zelle als Stromerzeuger, in der durch den Gasdruck einer pyrοtechnischen Ladung eine Spannung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die piezokeramische Zelle (3) in einer heckseitigen, napfartigen Vertiefung (2) des Geschoßbodens bzw. einer Bodenschraube (1), an einem als Amboß dienenden Zwischenboden (4) anliegend, angeordnet und mittels einer Druckplatte (6, 6', 19) abgedeckt ist, welche durch den beim Abfeuern des Geschosses auf eine heckseitige Abdeckscheibe (16, 16') o. dgl. treffenden Gasdruck der Geschoßtreibladung an die piezokeramische Zelle (3) andrückbar ist.

   2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (16) aus verformbarem Werkstoff, insbesondere Metall, besteht und - vornehmlich nach innen gewölbt - unter Vorspannung in das Heck des Geachoßbodens bzw. der Bodenschraube (1) eingebördelt ist.

   3. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (16) mit ihrer gewölbten Seite spielfrei an der Druckplatte (6) anliegt.

   909816/0506

   h. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abdeckscheibe (16) und der in ihrem Verschiebeweg nach hinten begrenzten Druckplatte (6¹) ein Freiraum (17) vorgesehen ist.

   5. Zünder nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (19) aus elektrisch leitenden Werkstoff besteht und an der Zelle anliegt, und daß im Abstand (Freiraum 17) von der Druckplatte eine von der Abdeckscheibe (16¹) durch eine Isolierstoffplatte (23) getrennte elastische Kontaktfolie (2A) zusammen mit der Abdeckscheibe in der Bodenschraube durchbiegbar eingespannt ist.

   6. Zünder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle und die Druckplatte in einer elektrisch isolierenden Buchse (20) gefaßt sind und die Buchse durch einen elastischen Ring im Abstand von der Kontaktfolie gehalten ist.

   7. Zünder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfolie Laschen (25) besitzt, deren vorgesehener freier Abstand zu der Druckplatte den Freiraum (17) darstellen.

   909816/0506