DE3011606A1

DE3011606A1 - Sicherheitsschaltung fuer elektrisch explosive elemente (eee)

Info

Publication number: DE3011606A1
Application number: DE19803011606
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. Dr. 8899 Aresing Held; Hans 8068 Pfaffenhofen Spies
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1980-03-26
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE3011606C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschal-
tung für elektro-explosive Elemente (EEE) gegen vagabundierende Streuströme oder Radarstrahlung etc..
Solche Sicherheitsschaltungen des Standes der Technik versuchen wenigstens die sogenannte EMV-Sicherheit, d. h. die Elektro-magnetische Verträglichkeitssicherheit, durch Filter zu verbessern, denn es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von elektroexplosiven Elementen - beispielsweise zum Anzünden von Raketenmotoren oder zum Initiieren von Gefechtsköpfen - ständig der Gefahr einer Frühzündung durch sogenannte vagabundierende Streuströme oder durch Radareinstrahlung etc. unterliegt, wobei letztere durch die immer mehr zum Einsatz kommenden Radarsysteme relativ hoch ist. Wie schon erwähnt, versuchen die Einrichtungen nach dem Stand der Technik Filter bzw Filtersysteme einzusetzen. Diese EMV-Filter geben jedoch nur eine bestimmte Reduktion mit nicht immer ausreichender Sicherheit. Gegenüber vagabundierenden Strömen bzw. elektrostatischen Entladungen und Spannungen sind aber diese EMV-Filter in keiner Weise ausreichend effektiv.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Sicherheitsschaltung vorzuschlagen, die in einfacher und zuverlässiger Weise die elektrisch explosiven Elemente schützt.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen vorgeschlagenen Maßnahmen gelöst. In der nachstehenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und erläutert, das in der Zeichnung durch ein Blockschaltbild grafisch dargestellt ist. Die wei teren Figuren stellen dar: Fig. 1 eine grundsätzliche Darstellung in schematischer Weise von einem induktiven Kopplungselement, Fig. 2 äe ein Diagramm für U und I der Spulen des Kopplungselementes in der Zeit gesehen, Fig. 3 ein Diagramm mit der Gegenüberstellung der Impulsbreite der Zündsignale nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung, Fig. 4 ein Diagramm des Rechteckimpulses mit entsprechender Zeitdauer des induktiven Kopplungselementes, Fig. 5 ein Schaltschema für ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Sicherheitsschaltung.
In der Fig. 1 ist die Grundschaltung einer induktiven Kopplung des Zündkreises mit der Spannungsversorgung gezeigt. An den Anschlüssen 1 und 2 der Spannungsversorgung S ist die Primärwicklung 3 einer induktiven tbertragungsstrecke angebracht. Um den Magnetkern 4 ist ein Kurzschlußring 5 angeordnet und dieser Aufbau erlaubt die Erreichung einer definierten Durchlaßcharakteristik des Impulses. Das Gegenstück dieser induktiven Kopplungseinrichtung, nämlich die Sekundärspule 6 ist mit dem Elektro-Explosiven-Element 7 verbunden.
Das prinzipielle Verhalten dieser induktiven Ubertragung verdeutlicht die Fig. 2 mit ihrem Stromzeit- bzw. Spannungszeitdiagramm. Wird auf die Primärspule 3 ein Einschaltimpuls gegeben, so kommt an der Sekundärspule 6 ein einmaliger Stromimpuls zustande. Nun muß aber die Dimensionierung des vorbeschriebenen Spulensystems zusammen mit dem EEN 7 derart ausgelegt werden, daß unabgängig, welche Eingangsimpulsgröße der Stromstoß anfweist, durch Sättigung des Kernmaterials 4 der Impuls an der Spule 6 nur einen derartigen Wert einnimmt, der dieser nicht in der Lage ist, das EEE: 7 zum Ansprechen zu bringen. D. h. mit anderen Worten: Der Eingangsimpuls kann beliebige Steilheiten bzw. Höhen annehmen, der Ausgangsimpuls aber ist durch die induktive Kopplung mit Sättigung des Kernes 4 stets auf einen Maximalwert beschränkt, wobei in einem Grenzfall sogar die Primärspule auch elektrisch durchbrennen bzw. durchschlagen kann.
Das vorgeschlagene Spulensystem ist in der Lage, einen bestimmten Frequenzbereich optimal zu übertragen. Die Anordnung hat bei einer Requenz f0 die minimale Dämpfung und nur Impulsbreiten entsprechend der Frequenz f wer-0 den optimal übertragen. Das heißt, alle von f abweichen-0 den Fequenzsignale ergeben kein oder jedenfalls ein nicht ausreichendes Ausgangssignal an der Sekundärspule 6 zur Zündung des EEE7. Die Figur 3 verdeutlicht dies.
Alle Signale 100, die von dem Zündsignal Z5 abweichen, können das EEE7 nicht zünden.
Nur ein Rechteckimpuls mit der entsprechend gewählten Zeitdauer t und der entsprechenden Minimal amplitude ergibt also ein ausreichendes Leistungs- bzw. Zündsignal Z5 (Fig. 4). Die Energie kommt zeitlich entsprechend kurz auf das EEE des Einschalt- und Ausschaltimpülses.
Nun hat es sich gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn sowohl die Primärspule 3 als auch die Sekundärspule 6 mit gegensinnigen Wicklungen versehen werden. Dadurch ergibt ein äußeres elektromagnetisches, homogenes I'Gleich- bzw. Wechselfeld" keinerlei Sprnnungsansgang an der Sekundärspule, denn beide Wicklungen erzeugen gegenseitige Induktionsströme, die sich zueinander aufheben.
Die Figur 5 zeigt nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sicherheitsschaltung, bei der zur Steigerung der Sicherheitsquote das Spulensystem 31,32,61,62 mit diskreten Bauelementen versehen ist, um auch in extremen Fällen eine absolute Sicherheit zu gewährleisten. So ist der Primarspulenanordnung 31,32 - die vorzugsweise wieder gegensinnige Wicklungen aufweist - eine Trans-zorb-Diode 8 oder ein sonstiger spsnnungsabhangiger Schalter 8 zugeordnet, wodurch jede höhere Spannung als vorgesehen kurzgeschlossen wird Die Sekundärwicklungen 61,62 werden mittels eines Kondensators 9 kurzgeschlossen, so daß die Resonanzfrequenz Z5 wesentlich schärfer ausgeprägt ist, so daß nur Impulse mit definierbarer Zeitfolge bzw. Frequenz an den Eingangsanschlüssen 1,2 zu einer Ausgangspannung an den Spulen 61,62 führen. Diese sind dann imstande, über die Diode 10 den Zündkondensator 11 aufzuladen.
Erst, wenn dieser Zündkondensator 11 die entsprechende Spannungsschwelle erreicht hat, schaltet der spannungsabhängige Schalter 12 - der wieder eine Trans-zorb-Diode sein kann - durch und das Elektro-Explosive-Element7 wird zum Ansprechen gebracht. Diese Ausführungsform ergibt nur bei der vorbestimmten Frequenz f0 mit sehr geringen Frequenztoleranzwerten und bei äußerst enger Spannungstoleranz ein Zündsignal für das FEE 7.
L e e r s e i t e

Claims

Sicherheitsschaltung für elektrisch explosive Elemente. (E E E) Pat entansprüche W 5icherheitsschaltung für elektrisch explosive Elemente (EEE) gegen vagabundierende Streuströme oder Radarstrahlung, dadurch g e k e n n z e i c h n e te daß der Zündkreis des elektrisch explosiven Elementes (EEE) (7) mit der Spannungsversorgung (S) durch eine induktive Kopplungseinrichtung (3,4,5,6) verbunden ist.
2 Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Spannungsversorgung (S) mit ihren Anschlüssen (1,2) an die Primärwicklung (3) der induktiven Ubertragungskette und das EEE (7) an die Sekundärwicklung (6) dieser Strecke oder Kette angeschlossen sind.
3. Sicherheitsschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e 1 c h n e t, daß als Leistungssignal für das EEE (7) ein wählbarer bestimmter Rechteckimpuls mit entsprechender Zeitdauer (to) und entsprechender Minimalamplitude verwendet wird.
Lk. Sicherheitsschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß sowohl die Frimärspule (3) als auch die Sekundärspule (6) mit gegensinnigen Wicklungen ausgeführt sind.
5. Sicherheitsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß den Primärspulen (31,32) ein spannungsabhängiger Schalter - beispielsweise an Form einer Trans-zorb-Diode - zugeordnet ist.
6. Sicherheitsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e daß den Sekundärspulen (61,62) ein Kondensator (9) züm Kurzschließen und eine Diode (10) mit einem Zündkondensator (11) sowie ein spannungsabhängiger Schalter (42) zugeordnet sind.