DE3042247C2 - Elektrischer Zünder - Google Patents

Description

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'.eitgeber einer Kommandoschaltung getaktet wird und len in dem Erregerstromkreis fließenden Strom vor Ereichen der Belastungsgrenze abschaltet. Durch solch iurzfristige Übererregung der Erregerspule können lehr kräftige Induktionsstöße in der Zündspule erreicht «erden. Dies hat weiterhin den Vorteil, daß der Zünditromkreis einschließlich der Zündschaltung sehr träge jzw. unempfindlich ausgelegt werden kann, ohne daß dadurch die Zündii<-'herheit beeinträchtigt wird.

Eine vorzeitige Auslösung des elektrischen Zünders gemäß der Erfindung durch Fehimanipulationcn oder Störimpulse ist praktisch unmöglich, ds der Auslösevorgang für den Zünder funktionell vcrriegell ist, solange sich die Luftschraube nicht dreht. Ferner wird die Zündschaltung durch den parallel zur Zündspule liegenden Fliehkraftschalter kurzgeschlossen, solange sich die Luftschraube nicht dreht. Hierdurch kann der Zünder auch nicht durch eingestrahlte Induktionsspannungsstöße ausgelöst werden.

Ein elektrischer Zünder gemäß der Erfindung wird vorzugsweise zum Auslösen von runkliunen innerhalb des Geschosses, so z. B. -um Abwuri des Propellers, verwendet.

Vorzugsweise isi in den Erregerkreis aus Spannungsqucllc, steuerbarem Schalter und Erregerspule noch eine Drossel in Serie eingeschaltet; hierdurch kann die Steilheit des Erregcrimpulscs in dem Erregerkreis begrenzt werden. Auch hierdurch werden Induktionsstößc durch Einstrahlungen reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Elemente des Zündstromkreises, d. h. die Zündspule, der Fliehkraftschalter und die eigentliche Zündschaltung in einer gemeinsamen, mit der Luftschraubenwelle verbundenen Baueinheit zusammengefaßt. Die gesamte elektrische Zündschaltung kann dadurch sehr klcinbauend ausgeführt werden.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar

F i g. 1 eine Ansicht eines elektrischen Zünders gemäß der Erfindung mil einer Luftschraube sowie einer mit der Luftschraube verbundenen Ringscheibe „jls Träger für den Zündstromkreis und einer feststehenden Ringscheibe als Träger für den Erregerslromkreis:

Fig. 2 eine Aufsicht auf die den Hrrcgcrsironikreis iragendc Ringscheibe;

Fig. 3 ein schematischcs Schallungsdiagramm für einen elektrischen Zünder gemäß der Erfindung.

Ein in F i g. 1 dargestellter elektrischer ZüncU-r für ein Geschoß 1, für das lediglich ein Teil des Geschoßkopfes dargestellt ist, weist eine Luftschraube 2 auf, deren Welle 3 an beiden Enden im Geschoß mil hier nur angedeuteten Lagern 4 and 5 gelagert isi. Im Geschoß ist feststehend eine die Welk: 3 umgebende Ringscheibe 6 angeordnet, auf deren Oberseite eine Spannungsqucllc. in diesem Fall eine Batterie 7, ein Transistor 8, eine Kommandoschaltung 9 sowie eine Drosselspule 10 montiert sind. Auf der Unterseile dieser feststehenden Ringscheibe ist eine induktionsspule 11 angeordnet. Diese elektrischen Bauelemente sind gemäß I ig,J /.usammcngcschaltet und bilden einen Errcgcrsiromkrcis mit der Induktionsspule 11 als Errcgerspulc.

Unterhalb dieser Ringscheibe 6 ist milder Welle 3 der Luftschraube 2 eine weitere Ringscheibe 12 verbunden, die demnach an der Drehung der Luftschraube und der Welle teilnimmt. Auf d'eser Ringscheibe 12 sind eine Induktionsspule 13, ein Fliehkraftschalter 14 sowie eine Zündschaltung 15 angeordnet. Diese Teile sind gemäß

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ίο Fig. 3 zusammengeschaltcl und bilden einen Zündstromkreis mit der Induktionsspule 13 als Zündspule.

I m Ruhezustand, d. h. bei nichi-drehcnder Luftschraube schließt der Fliehkraftschalter 14 die Zündschaltung 15 kurz- Der Fliehkraftschalter selbst weist z. B. eine mit ihrem einen Ende auf der Ringscheibe 12 befestigte elektrisch leitende Blaufeder 16 auf. an deren freiem Ende ein Kontaktstück 17 befestigt ist. Dieses Kontaktstück 17 liegt an einem auf der Ringscheibe 12 befestigten weiteren Kontaktstück 18 an, welches seinerseits elektrisch mil dem einen Ende der Zündspule 13 verbunden ist. Das feste Ende der Blattfeder 16 ist mit dem anderen Ende der Zündspule 13 verbunden.

Die Zündschaltung 15 weist zwei Zündpillen P1 und P2 auf, die durch zwei in Serie geschaltete Widerstände R 1 und R 2 überbrückt sind. Die Mittelpunkte zwischen diesen beiden Widerständen Rl und R 2 sowie zwischen den beiden Zündpillen P1 und P2 sind elektrisch leitend miteinander verbunden. Die hier beschriebene Zündschaltung ist selbstverständlich beispielhaft; so könnten anstelle der Zündpiüen auch v<ektromagnetische Beiätigungsclemente verwendet werden. Die Zündpillen P I und P2 lösen eine hier nicht näher zu erläuternde Funktion, z. B. eine Zerlegung aus. sobald sie initiiert werden.

Die oben erwähnte und in F i g. 3 näher dargestellte Kommandoschaiiung 9 auf Seiten des Erregerkreises weist ein UND-Glied 19 auf. dessen Ausgang mit der Steuerelektrode bzw. Basis des Transistors 8 verbunden ist. Der eine Eingang des UND-Gliedes 19 ist mit einer Auslöse-Kommandoschaltung 20 verbunden, die ein impulsförmiges Auslösesignal abgibt, das die frühest mögliche Initiierung der Zündschaltung 15 definiert. Außerdem ist in der Kommandoschaltung 9 ein Zeitgeber 21 vorgesehen, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 19 verbunden ist. Dieser Zeitgeber 21 gibt in relativ kurzen Zeitabständen kurze Erregerimpulsc ab; die Zeitdauer dieser Impulse liegt in der Größenordnung von etwa einer Sekunde. Am Ausgang des UND-Gliedes 19 erscheint demnach nur dann ein Signal, wenn sowohl ein Auslösesignal der Auslöse-Kommandoschaliung 20 und ein Erregerimpuls des Zeitgebers 21 vorhanden sind. Nur in diesem Falle schaltet der Transistor 8 durch und gibt die elektrische Verbindung zwischen der Batterie 7 und der Drossel- und Erregerspule 11 frei.

Die Wirkungsweise des beschriebenen elektrischen Zünders ist folgende:

Befindet sich das Geschoß in Ruhe, so ist die eigentliche Zündschaltung 15 durch den Fliehkraftschalter elektrisch kurzgeschlossen. Spannungsstöße, z. B. aufgrund von starken Induktionen in der Zündspule 13 gelange:· daher nicht auf die Zündpillen der Zündschaltung. Ebenso können derartige lnduktions-Spannungsstöße im Erregerkreis nicht auf die ZündschuUung übertragen werden. Außerdem ist die elektrische Schaltung auf Seilen des Zündstromkreises durch entsprechende Dimensionierung der Zündspule 13 und der Widerstände R sowie der Zündpillcn P sehr unempfindlich ausgelegt, so dab die Zündschaltung nur durch einen sehr hohen Zündiinpuls ausgelöst werden kann, der nur erreicht wird, wenn sich die Zündspule 13 sehr rasch durch ein seinerseits sehr starkes, von der Erregerspule aufgebautes Magnetfeld hindurchbewegt. Dies kann jedoch erst dann crfoigcn. nachdem sich das Geschoß bewegt und die Luftschraube 2 eine solche Umdrehungszahl erreicht hat, aufgrund der der Fliehkraftschalter 14 öffnet und damit die elektrische Verbindung

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/wischen Zündspule und Zündschaltung 15 freigibt.

Auch wenn in diesem Zustand die Batterie 7 eingeschaltet ist, fließt noch kein Strom durch die Drosselspule 10 und die Erregerspulc 11. solange nicht der Iraiisi· stör durchgeschaltet ist. Wird jedoch der Transistor -, durchgeschaltet. so baut sich in der Erregerspule Il ein starkes Magnetfeld auf. wobei der Stromanstieg in der Erregerspule 11 durch die Drosselspule 10 relativ langsam erfolgt. Vorzugsweise ist nun die Batterie 7 so ausgelegt, daß der in der Erregerspule 11 fließende Strom n> größer als der Strom ist. der von der Erregerspule 11 langfristig aufgenommen werden kann, hierdurch wird ein sehr starkes Magnetfeld erreicht. Ein Durchbrennen der Erregerspule Il bei dieser hohen Strombelasiung wird durch die Kommandoschaliung 9 verhindert. Diese ι; gibt über die Auslöse-Kommandoschaltung 20 ein Auslösesignal ab. durch das der frühest mögliche Zeitpunkt

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scs Auslösesignal kann /.. B. über eine längere Zeildauer von mehreren Sekunden anliegen. Das Auslösesignal ;u wird durch den Zeitgeber 21 getaktet und nach jeweils einer Zeit unterbrochen, die der maximalen Bclastungs zeit der Erregerspule 11 entspricht. Sollte demnach. /. B. wegen einer noch zu geringen Drehzahl der Luftschraube, nach dem Einschalten des Auslösesignales der In- :> duktionsstoß in der Zündspule 13 beim Durchlaufen des starken Magnetfeldes der Erregerspulc 11 noch nicht /u einer Auslösung der Zündschaltung ausreichen, so wird der ansonsten zum Durchbrennen der Erregerspule 11 führende Strom in der Spule abgestellt und erst dann mi wieder eingeschaltet, wenn sich die Erregerspule abgekühlt hat und erneut kurzfristig einen erhöhten Erregerstrom aufnehmen kann. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Drehzahl der Luftschraube so hoch ist, daß beim Hindurchbcwcgcn der Zündspule 13 durch r> das starke Magnetfeld de Erregerspulc 11 ein für die Auslösung der Zündschaltung 15 ausreichender Spannungsimpuls erzeugt wird.

Mit dem elektrischen Zünder gemäß der Erfindung werden alle Sicherheitsanforderungen erfüllt. Zum ei- to mn ist bei nichtdrehendcr Luftschraube eine Auslösung der Zündschaltung durch Frcmdinduktion unmöglich, da die Zündschaltung durch den Fliehkraftschalter kurzgeschlossen ist. Frcmdinduktioncn auf der Erregerseite werden durch die in dem Erregerstromkreis enthaltene 4', Drosselspule 10 auf ein Maß reduziert, das eine Auslösung der Zündschaltung auch bei geöffnetem Fliehkraftschalter zuverlässig verhindert. Hierzu trägt auch die unempfindliche Auslegung des Zündstromkreises bei. Der Erregerk.eis wird seinerseits mit Übererregung so bzw. Überlaststrom betrieben, so daß für den Fall der Zündung ein sehr starkes Magnetfeld erzeugt wird, dessen Stärke weit über derjenigen eines durch Frcmdinduktion erzeugten Magnetfeldes liegt Eine Überlastung der Erregerspule wird bei Vorliegen eines Auslösesi- 5i gnales durch den Zeitgeber verhindert, der den Überlaststrorr, jeweils, rechtzeitig vor Ausfall der Lrregcrspule schaltet. Die beiden Verriegelungen — Freigabe der Zündschaltung durch den Fliehkraftschalter bzw. durch schnelle Bewegung der Zündspule durch das kräf- hi lige Magnetfeld der Erregerspule. vorzugsweise bei Übererregung — sind voneinander unabhängig: ihre Sicherheitsfaktoren multiplizieren sich, so daß eine Ausiö- ^un™ des elektrischen Zünders nur bei den tatsächlich gewünschten Bedingungen erfolgen kann. h">

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Zünder für drailose Geschosse mit einer elektrischen Spannungsquelle einer Zündschaltung sowie einer zwischen Spannungsquelle und Zündschaltung angeordneten Sicherheitseinrichtung, wobei die Sicherheitseinrichtung einen Fliehkraftschalter aufweist, der azentrisch mit der Welle einer aus dem Geschoß herausragenden Luftschraube verbunden ist und die elektrische Verbindung zwischen Spannungsquelle und Zündschaltung erst nach Oberschreiten einer bestimmten Drehzahl der Luftschraube freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung eines eine gcschoßinterne Funktion, wie eine Zerlegung oder dergleichen, auslösenden Zündimpulses, die Sicherheitseinrichtung zusätzlich ein Induktionsspulenpaar (11,13) aufweist dessen eine feststehende Spule (Statorbzw. Erregerspule 11) mit der Spannungsquelle (7) und dessen andere Spule (Rotor- bzw. Zündspule 13) samt dem parallel geschalteten Fliehkraftschalter (14) azentrisch mit der Luftschraubenwellc (3) verbunden ist und sich bei deren Drehung an der Errcgerspule (11) vorbeibewegt, daß die Spannungsquelle (7) im Erregerkreis (7, S, 10, 11) einen Erregerstrom für die Erregerspule (11) liefert, der deren langfristig maximalen Las'.strom erreicht oder übersteigt, und daß in dem Erregerkreis zwischen Spannungsquelle (7) und Erregerspule (11) ein von einem Zeitgeber (21) getakteter Schalter (8) vorhanden ist, der die Dauer des Errcgeruroms durch die Erregerspule (11) auf verirägf.cbe Zeitspannen begrenzt.

2. Zünder nach Anspruch '.. dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerkreis aus Spannungsquelle (7). Schalter (8) und Erregerspule (11) eine Drossel (10) in Serie geschaltet ist.

3. Zünder nach einem der Ansprüche 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Schalter (8) ein mit seinem Stromlcitungskanal im Erregerkreis (7,8,10, 11) liegender Transistor (8) ist, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang einer den Zeitgeber (21) enthaltenden Kommandoschaltung (9) verbunden ist.

4. Zünder nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Kommandoschaltung(9)ein UND-Glied (19) aufweist, dessen Ausgang mit der Steuerelektrode des steuerbaren Schalters (8) verbunden ist. und dessen einer Eingang mit einer Auslösc-Kommandcschaltung zur Abgabe eines die Auslösung der Zündschaltung (15) bestimmenden Kommandosignals und dessen anderer Eingang mit einem Zeitgeber (21) zur Ein- bzw. Abschaltung des Erregerstroms in der Erregerspule (11) verbunden ist.

5. Zünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftschalter (14) die Zündschaltung (15) bei nicht drehender Luftschraube (2) kurzschließt.

6. Zünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftschalter (14) und die Zündschaltung (15) auf einem gemeinsamen, mit der Luftschraubcnwelle (3) verbundenen Träger angeordnet sind.

7. Zünder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine mit der Luflschraubcnwclle (3) koaxiale Ringscheibe (12) ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Zünder für drallose Geschosse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Als Geschosse werden in dieser Anmeldung sämtliche Flugkörper mit oder ohne Eigenantrieb bezeichnet, so z. B. aus Abschußrohren abgeschossene Granaten, raketengetriebene Flugkörper oder sogenannte Drohnen. Ein elektrischer Zünder der hier infrage stehenden Art ist z. B. aus der DE-AS 10 80 440 bekannt. Dieser Zünder für drallosc Geschosse weist eine elektrische Spannungsquelle, eine Zündschaltung sowie eine zwischen Spannungsqucllc und Zündschaltung angeordnete Sicherheitseinrichtung riuf. Diese Sicherheitseinrichtung weist einen Fliehkraftschalter auf. der azentrisch mit der Welle einer aus dem Geschoß herausragenden Luftschraube verbunden ist und die elektrische Verbindung zwischen Spannungsquellc und Zündschaltung erst nach Überschreiten einer bestimmten Drehzahl der Luftschraube freigibt. Die Spannungsquelle dieses elektrisehen Zünders ist als elektrischer Generator ausgebildet, der von der Luftschraube angetrieben wird. Dieser Generator lädt einen Zündkondensator auf, wobei durch den Fliehkraftschalter sichergestellt wird, daß diese Aufladung erst erfolgen kann, wenn die Luftschraube eine bestimmte Drehzahl überschreitet, bei der der Fliehkraftschalter geschlossen wird.

Außerdem ist bei diesem elektrischen Zünder ein Trägheitsschalter vorgesehen, über den die Zündschaltung ausgelöst wird, sobald sich die Drehzahl der Luft-)o schraube unter einen bestimmten Wert erniedrigt, z. B. dann, wenn das Geschoß auf ein Ziel aufprallt und dadurch die Luftschraube /um Stillstand kommt. Dieser elektrische Zünder wirkt demnach im wesentlichen wie ein mechanischer Aufschlagzünder.

Derartige elektrische Zünder werden nicht nur zur Auslösung einer Sprengladung, sondern auch zur Auslösung von bestimmten Funktionen innerhalb des Geschosses verwendet, z. B. zur Zerlegung bestimmter Teile des Geschosses, zum Ausfahren von v'ailschirnicn oder dergleichen. Auch für derartige elektrische Zünder müssen dicobigenSichcrhcitskriiericn beachtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Zünder der infrage steheden Art anzugeben, bei dem einerseits die Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Zünden als auch andererseits die Zündsicherheit sehr groß sind.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnende;! Teil des Palentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein elektrischer Zünder gemäß der Erfindung arbeite! demnach mit einer seperaten Spannungsquellc, wie einer Batterie oder dergleichen, die über mehrere Folgesicherungen, deren Sicherungswirkungen sich multiplizieren, mit der eigentlichen Zündschaltung verbunden ist. Im Gegensatz zu dem Zünder gemäß der DE-AS 10 80 440 dient bei der Erfindung das Induktionsspulenpaar nicht als Generator, sondern als Übertrager zwischen Spannungsquellc und Zündschaltung, der nur dann wirksam wird, wenn von der Spannungsquellc «ι über die Erregerspule ein Strom fließt und wenn außerdem die Luftschraube bereits eine ausreichend hohe Drehzahl erreicht hat. Die Spannungsquellc selber ist hierbei so ausgelegt, daß durch sie ein sehr hoher Erregerstrom durch die Hrregerspule geleitet werden kann. b-> der bei langfristigem Betrieb der Erregerspule zu deren Überlastung und Zerstörung führen würde. Uni dies zu verhindern, wird in dem Erregerkreis eine steuerbarer Schalter. /. B. ein Transistor vorgesehen, der von einem