DE2806055A1

DE2806055A1 - Elektrischer ruecksetzgenerator

Info

Publication number: DE2806055A1
Application number: DE19782806055
Authority: DE
Inventors: Richard Thomas Ziemba
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-02-17
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1978-08-24
Also published as: GB1551695A; CH631259A5; DE2806055C2; US4091733A

Description

Elektrischer Rücksetzgenerator

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Generatoren und insbesondere auf einen Rücksetz- oder Trägheitsgenerator für elektrische Projektilsicherungen.

Eine mechanische Sicherung, die einen Ladevorgang vorbereitet bei dem im wesentlichen gleichzeitigen Vorhandensein sowohl von Dreh- bzw. Spin- und Rücksetzkräften ist in der US-Patentschrift 3 595 169 beschrieben. Diese Sicherung enthält einen Kugelro tor, der einen Zünder bzw. Detonator in einer diametralen Bohrung trägt, und einen abgerundeten Haltering, der auf einem in die Kugel eingeschnittenen Sitz befestigt ist, um die Kugel normalerweise derart zu fixieren, daß der Zünder bzw. Detonator nicht mit der Längsachse der Sicherung fluchtet. Um den Rotor freizugeben, muß der abgerundete Ring abgeflacht und durch die Rücksetzkraft nach hinten bewegt und durch Zentrifugalkraft vergrößert werden.

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Elektrische RUcksetzgeneratoren, die unter der Anwendung einer Rücksetzkraft geladen werden, sind in den US-Patentschriften 3 120 187 und 3 981 245 und in Technical Report 4624, "Beehive Eletronic Time Fuze" von Picatinny Arsenal, Dover, N.J., April 1974, beschrieben. Diese Generatoren nutzen die Relativbewegung eines Permanentmagneten in Bezug auf eine Spule aus, um einen Spannungsimpuls zu erzeugen. Eine derartige Sicherung kann einen ladenden Spannungsimpuls erzeugen, wenn sie nach unten fällt oder auf andere Weise einem Stoß oder Schlag ausgesetzt wird.

Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ladung bei dem im wesentlichen gleichzeitigen Vorhandensein sowohl angemessener Spin- als auch Rücksetzkräfte vorzubereiten.

Ein Merkmal gemäß der Erfindung ist die Schaffung eines Rücksetzgenerators, der das im wesentlichen gleichzeitige Vorhandensein sowohl angemessener Spin- als auch RUcksetzkräfte erfordert, um eine Relativbewegung des Kernes in Bezug auf die Spule zu gestatten.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1A ist ein Durchmesserschnitt eines bekannten Generators in seiner sicheren Stellung.

Fig. 1B ist der Generator gemäß Figur 1A in seinem zurückgesetzten und erregten Zustand, in dem er einen ladenden Spannungsausgangsimpuls geliefert hat.

Fig. 2A ist ein Durchmesserschnitt eines Generators gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung in seiner sicheren Stellung.

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Fig. 2B ist der Generator gemäß Figur 2A in seinem zurückgesetzten halt» geladenen Zustand.

Fig. 2C ist der Generator gemäß Figur 2A in seinem voll geladenen Spin-Zustand.

Fig. 2D ist der Generator gemäß Figur 2A in seinem erregten Zustand, in dem er einen ladenden Spannungsausgangs impuls geliefert hat.

in Figur 1A gezeigt ist, enthalten bekannte Rucksetzgeneratoren einen relativ großen, hohlen, zylindrisch gegossenen Magneten 10 aus "Alnico-5", zwei magnetisch weiche Endkappen, von denen eine ein Ring 12 und die andere eine Scheibe 14 ist, einen zylindrischen Eisenkern 16, der den magnetischen Kreis schließt, und eine Spule 18, die den Kern umgibt. In der Scheibe 14 kann eine Längsbohrung 20 und in dem Kern 16 kann eine Längsbohrung 22 ausgebildet sein. Die Scheibe 20 kann einen Ansatz 24 aufweisen, auf dem die Spule sitzt. Diese Anordnung ist von einer Rückplatte 26 durch nicht gezeigte, geeignete Mittel beabstandet.

Durch den Permanentmagneten 10 wird ein ausreichender Fluß erzeugt, um dem Kern 16 vollständig zu sättigen, und der Kern wird durch die Kraft magnetischer Anziehung in seiner Lage gegen die innenseitige Stirnfläche der Endkappe 14 gehalten. Beim Zurücksetzen, wie es aus Figur 1B ersichtlich ist, bewegt sich der Kern 16 von der Endkappe 14 weg, und das Magnetfeld in dem Kern 16 bricht nahezu vollständig zusammen. Dieses zusammenbrechende Feld induziert einen Strom in der Spule, der einen Kondensator über eine Reihendiode auflädt (beide EIe mente sind nicht hier, aber in der US-PS 3 981 245 gezeigt). Die in dem Kondensator gespeicherte Energie wird dann dazu verwendet, um eine Sicherungsdetonierungsschaltung zu speisen, wie durch eine elektrische Zeitsteuerschaltung, die einen elektrischen Zünder bzw. Detonator betätigt.

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Dieser bekannte Aufbau weist zwei Hauptnachteile auf: Erstens kann eine übermäßige Vibration durch den bewegbaren Eisenkern 16 vor dem Abschuß eines Projektiles, wie beispielsweise bei der Lagerung oder dem Transport, kleine, momentan auftretende Luftspalte innerhalb des Pfades des Magnetkreises auftreten lassen, und diese Änderungen in der Plußdichte können Stromimpulse erzeugen, die den Kondensator langsam aufladen. Dies ist eine möglicherweise gefährliche Situation, selbst wenn andere Sicherheitsmaßnahmen in der Sicherung vorgenommen sind. Da ferner der Generator so aufgebaut ist, daß er seine volle Ausgangsgröße bei einer Spitzenbeschleunigung erzeugt, die innerhalb des Laufes des Gewehres auftritt, könnte ein Fehler in der elektronischen Schaltung zusammen mit einem Sicherungsund Ladungsfehler eine Detonation der Treibladung des Projektiles bewirken, während dieses sich noch in dem Lauf befindet, wobei dann die entsprechenden nachteiligen Konsequenzen für den Schützen auftreten.

Wie in Figur 2A gezeigt ist, enthält ein Rücksetzgenerator gemäß der Erfindung einen relativ großen, hohlen, zylindrischen gegossenen Magneten 30 aus "Alnico-5", zwei magnetisch weiche Endkappen, eine als Ring 32 und die andere als Scheibe 34, einen zylindrischen Eisenkern 36, der den magnetischen Kreis schließt, und eine den Kern umgebende Spule 38. Die Scheibe 34 weist einen Ansatz 37, auf dem die Spule sitzt, und eine Längsbohrung 39 auf. Der Kern 36 besitzt eine Längsbohrung 40, die an ihrem an der Scheibe befindlichen Ende durch einen ringförmigenStopfen 42 verschlossen ist. Eine Schraubendruckfeder 44 ist in der Bohrung 40 zwischen dem Stopfen 42 und einer Rückplatte 46 eingeschlossen und drückt den Kern gegen die Scheibe 34. Diese Anordnung ist von der Rückplatte 46 durch geeignete, nicht gezeigte Mittel beabstandet, was beispielsweise durch einen durch die Bohrungen 39 und 40 hin durchführenden Zapfen geschehen kann. Der Kern weist eine ringförmige Rille 48 auf, in der zwei Segmente 50 und 52 angeordnet sind, die zusammen einen auf dem Durchmesser getrennten

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Ring bilden. Der Umfang 54 des Ringes ist konkav und nimmt einen O-Ring 56 auf. Die von der Scheibe 34 -weggerichtete Wand 58 des Ringes 32 enthält einen ringförmigen Hohlraum 60 mit einem ausreichenden Durchmesser, um die Anordnung der zwei Segmente 50 und 52 aufzunehmen, wenn diese in der Rille 48 angeordnet und durch den O-Ring 56 darin befestigt sind. Diese Anordnung begrenzt, wenn sie gleichzeitig in der Rille 48 und dem Hohlraum 60 angeordnet ist, eine Bewegung des Kernes 36 in Richtung auf den Ansatz 37, um einen Luftspalt 62 innerhalb des magnetischen Kreises zu bilden, der anderenfalls durch den Magneten 30, der Scheibe 34 mit dem Ansatz 37, dem Kern 36 und der Ringscheibe 32 gebildet ist.

Irgendwelche leichten Änderungen der Länge dieses Luftspaltes, wie sie beispielsweise durch Vibration des Kernes erzeugt werden könnten, erzeugen keinen wesentlichen Ausgangsstromimpuls.

Die Anordnung aus den Segmenten 50 und 52 und dem 0-Ring 56 verlassen nur dann die Rille 48 und geben den Kern 36 frei, um den Luftspalt 62 weiter zu öffnen, nachdem eine signifikante lineare Beschleunigung oder Rücksetzbewegung aufgetreten ist, die die Feder 44 zusammendrückt, um die Anordnung longitudinal aus dem HohlraumöO herauszuführen, an die sich ein Projektilspin mit hoher Geschwindigkeit anschließt und diesen überlappt. Diese Dreh- bzw. Spinbewegung tritt auf, wenn sich das Projektil entlang dem gezogenen Gewehrlauf bewegt, und sie hat ihr Maximum an der Rohrmündung. Nur nachdem diese Kräfte der Beschleunigung und des Spins in dieser Folge aufgetreten sind, wird die Segmentanordnung von dem Kern befreit, damit sich dann der Kern unter dem Druck der zusammengepressten Schraubenfeder 44 nach vorne bewegen kann, nachdem das Projektil die Rohrmündung verläßt. Es ist anzumerken, daß die Rücksetzkraft üblicherweise in der Größenordnung von + 30 000 g an der Ladeöffnung und 16 000 g an der Rohrmündung liegt und

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auf -2g nach dem Verlassen der Rohrmündung abfällt, und daß sich deshalb die Feder zum Kern bewegen kann, um den Luftspalt nur dann zu schließen, nachdem das Projektil die Rohrmündung verläßt. Beim Vorwärtsbewegen schließt der Kern den Luftspalt, schließt den magnetischen Kreis und erzeugt einen Ausgangsstromimpuls aus dem Generator.

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Leerseite

Claims

General Electric Company

Patentansprüche

( 1 · , Rücksetzgenerator für ein Projektil mit einem elektrischen Leiter und einem normalerweise offenen Magnet kreis mit einer derart angeordneten Flußquelle, daß eine induktive Wechselwirkung mit dem Leiter erzeugbar ist, gekennzeichnet durch

eine erste Einrichtung (36) mit einer ersten oder Ruheposition und einer zweiten oder Betriebsposition zum Schließen des Magnetkreises, so daß die induktive Wechselwirkung mit dem Leiter (38) vergrößerbar ist,

eine zweite Einrichtung (32, 48, 50, 52, 56, 60), die die erste Einrichtung in ihrer Ruheposition hält und durch das Anlegen der Reihe nach von einer Rücksetzkraft und einer Dreh- bzw. Spinkraft ausschaltbar ist,

und durch eine dritte Einrichtung (44) zum Verschieben der ersten Einrichtung (36) aus ihrer Ruheposition in ihre Betriebsposition und zum anschließenden Ausschalten der zweiten Einrichtung, wobei die erste Einrichtung (36) im Laufe der Verschiebung dazu dient, die induktive Wechselwirkung mit dem Leiter (38) zu verändern derart, daß ein Strom in dem Leiter induzierbar ist.
2. Generator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die dritte Einrichtung (44) nur nach der Abnahme der Rücksetzkraft auf Null wirksam ist.
3. Generator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Einrichtung (36) ein Element mit einer flußleitenden Charakteristik aufweist.

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4. Generator nach Anspruch 3_f
dadurch gekennzeichnet,

daß die dritte Einrichtung (44) ein elastisches Mittel aufweist, das das Element in Richtung auf die zweite oder Betriebsposition drückt.
5. Generator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Einrichtung (36) eine dritte Position aufweist, in der die zweite Einrichtung durch die Ausübung einer Dreh- bzw. Spinkraft ausschaltbar ist und die von der zweiten oder Betriebsposition beabstandet ist, wobei die Ausübung der Rücksetzkraft dazu dient, die erste Einrichtung(36) von der zweiten Position in die dritte Position zu verschieben.
6. Generator nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die dritte Einrichtung (44) eine Schraubendruckfeder ist.
7. Generator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Einrichtung einen ersten Hohlraum (48) in dem Element, ein feststehendes Teil (32), einen zweiten Hohlraum (60) in dem feststehenden Teil (32) und zusätzliche Mittel (50, 52, 56) umfaßt, die zum Teil in dem ersten Hohlraum (48) und zum Teil in dem zweiten Hohlraum (60) angeordnet sind, wenn das Element sich in seiner ersten oder Ruheposition befindet und dadurch gegen eine Bewegung aus dem ersten Hohlraum (48) heraus gesichert ist, und von dem zweiten Hohlraum (60) freigegeben ist, wenn das Element sich in seiner dritten Position befindet und durch die Ausübung einer Dreh- bzw. Spinkraft aus dem ersten Hohlraum (48) herausbewegbar ist.

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