DE3119924A1

DE3119924A1 - Elektrischer zuender

Info

Publication number: DE3119924A1
Application number: DE19813119924
Authority: DE
Inventors: Jan-Olov 68100 Kristinehamn Blix; Sven-Erik 69154 Karlskoga Bratt; Olof 69148 Karlskoga Nygårds
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1982-06-24
Also published as: BE888973A; US4409898A; NL8102294A; SE434191B; NO149713C; IT8148481A0; FR2483598A2; FR2483598B2; NO811760L; CA1152378A; CH654408A5; SE8003924L; GB2076944B; GB2076944A; IT1170979B; DE3119924C2; NO149713B

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER .; _--. .·PATENTANWÄLTE

.:, Ir' \£UBpPEAfcJ. PATENT ATTORNEYS

,Il . RICHARDQUAWE KLAUSDELFS

" DR.-ING. " DIPLHNQ.

ULRICH MENGDEHL WALTER MOLL DIPL-CHEM. DR. RER. NAT. DIPL-PHYS. DR. RER. NAT. HEINRICH NIEBUHR

, , . , , „ _ ÖFR BEST. DOLMETSCHER DIPL-PHYS. DR. PHIL HABIL.

Aktiebolaget Bofors 691 80 Bofors / Schweden

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MÜNCHEN
A 08

Beschreibung

Elektrischer Zünder

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder, insbesondere zur Verwendung bei Artilleriemunition. Der Zünder besteht aus zwei elektrisch leitfähigen Körpern, die durch einen elektrisch isolierenden Körper, der bevorzugt aus Glas oder Keramik besteht, getrennt sind, wobei die leitfähigen Körper und der isolierende Körper eine gemeinsame Endfläche bilden, auf der ein dünnes Element angeordnet ist, das die leitfähigen Körper elektrisch miteinander verbindet, und an das Verbindungselement eine pyrotechnische Ladung angedrückt ist,

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die dann zündbar ist, wenn das Element mittels durchfließenden elektrischen Stromes aufgeheizt.wird.

In der SE-PS 77 04 435-2 ist ein derartiger elektrischer Zünder beschrieben, bei dem die leitfähigen Körper, der isolierende Körper und das Verbindungselement zusammen gekittet sind, um einen mechanisch starken Aufbau zu bilden, der im wesentlichen innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches durch Temperaturveränderungen in den Körpern unbeeinflußt bleibt.

Das Verbindungselement weist wenigstens eine dünne Metallschicht auf, die direkt auf der gemeinsamen Endfläche der Körper, die sehr glatt ausgebildet ist, aufgebracht ist und ist so dimensioniert, daß sein Widerstand und damit seine Wärmeerzeugung genau bestimmt sind. Die pyrotechnische Ladung befindet sich bevorzugt mit einem vergleichsweise hohen Druck in direktem Kontakt zum Verbindungselement.

. Ein derartiger elektrischer Zünder kann bei zahlreichen Arten von Munition zum elektrischen Detonieren der Munitionsladung verwendet werden. Beispielsweise kann die Ladung in einem Geschoß durch einen Aufschlagkontakt oder ähnliche Betatigungselemente, die einen elektrisch geladenen Kondensator mit dem Zünder ver-

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binden, detoniert werden.

Der elektrische Widerstand des Verbindungselementes kann auf einen vorbestimmten Wert durch Ausbilden von Spalten in speziellen Teilen der Metallschichten festgelegt sein. Derartige·Spalte werden bevorzugt durch Laser-Schneidverfahren ausgebildet. Obwohl diese bekannten Laser-Schneidverfahren eine sehr genaue Bestimmung des Widerstandswertes ermöglichen, besteht der Nachteil, daß die erforderlichen Lasereinrichtungen sehr kompliziert und teuer sind.

Um sowohl die mechanische Festigkeit als auch die elektrischen Eigenschaften eines elektrischen Zünders der vorstehend beschriebenen Art weiter zu verbessern, kann das Verbindungselement zusätzlich zu den Metallschichten, wie. aus der SE-PS 79 07 294-8 bekannt, mit einer dünnen, neutralen Schicht (z.B. Glas, SiO₂ od.dgl.) versehen sein. Die dünne, neutrale Schicht ist direkt auf der oberen Metallschicht aufgebracht und die pyrotechnische Ladung wird mit vergleichsweise hohem Druck mit der neutralen Schicht in Berührung gehalten. Ein Vorteil besteht darin, daß die neutrale Schicht die Metallschichten gegen mechanische Zerstörung schützt und die Verbindung der Metallschichten mit der Unterlage verbessert. Weiterhin schützt die neutrale Schicht die

Metallschichten gegen Korrosion.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Zünder der vorstehend beschriebenen Art, d.h. mit einer neutralen Schicht auf einer oder mehre-. ren Metallschichten, zu schaffen, der gegen, durch elektromagnetische Strahlung und statische Elektrizität bewirkte Störung, unempfindlicher ist, und bei dem das Einstellen des elektrischen Widerstandes des Verbindung se lernen te s , verglichen mit dem vorstehend erwähnten Laser-Schneidverfahren, vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Zünder, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verbindungselement zum elektrischen Verbinden der elektrisch leitfähigen Körper zusätzlich zu einer oder mehreren Metallschichten eine neutrale Schicht aufweist, auf der neutralen Schicht eine dünne Metallschicht direkt aufgebracht ist, und der korrekte Wert des elektrischen Widerstandes des Verbindungselementes durch Oxydation wenigstens der obersten, an die neutrale Schicht angrenzenden Metallschicht, eingestellt wird.

Die dünne Metallschicht bildet eine Scheinerdung, um als eine Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung zu wirken. Verglichen mit .der neutralen Schicht ist die dünne Metallschicht ein guter Wärmeleiter, d.h. in den darunter liegenden Metallschichten infolge von elektrischen Störimpulsen erzeugte Wärme kann leichter abgeleitet werden. Die dünne Metallschicht macht den elektrischen Zünder weiterhin etwas "langsamer", d.h. erhöht die Sicherheit des Zünders gegen unbeabsichtigte Zündung der pyrotechnischen Ladung, die durch einen einzelnen elektrostatischen Störimpuls ausgelöst werden kann.

Die Schicht, deren elektrischer Widerstand durch Oxydation eingestellt wird, besteht bevorzugt aus einem leicht oxydierbaren Metall, beispielsweise Tantal oder Aluminium. Die Metallschicht kann durch ein an sich bekanntes Oxydationsverfahren, beispielsweise durch Oxydation in einem Ofen mit Hilfe von Stickstoff, oxydiert werden. Der Oxydationsgrad und damit der Widerstandswert hängen von der Dauer des Oxydationsvorganges ab, so daß es sehr einfach ist, den gewünschten Widerstandswert für das Verbindungselement zu erzeugen.

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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Figuren im folgenden beschrieben. Es zeigt :

Fig. 1 einen elektrischen Zünder im Längsschnitt und

Fig. 2 einen Teil des Zünders gemäß der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Zünder 1, der in einer öffnung 2 einer Wandung 3 befestigt ist, die eine Ladung eines Artilieriegeschosses, beispielsweise einer Granate oder Rakete, umschließt. Um den Zünder in der Wand zurückzuhalten, wenn das Geschoß großen Beschleunigungskräften beim Abfeuern ausgesetzt ist, ist die öffnung mit einer Schulter 4 versehen. Der Zünder selbst besteht aus einem breiteren Teil 5, der über eine Isolierhülse 6, die der während dem Abfeuern auftretenden mechanischen Belastung standhalten kann, an der Schulter 4 anliegt.

Der breite Teil 5 des Zünders weist einen unteren, engeren Teil 7 zum Anschließen des Zünders an eine elektrische Spannungsquelle, auf. Derartige Elemente sind an sich bekannt und werden daher nicht im einzelnen beschrieben.

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Der elektrische Zünder weist weiterhin einen ersten elektrisch leitfähigen Körper 8 in Form einer zylindrischen Hülse, beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material, auf. An der Oberseite des breiten Teils 5 ist ein zweiter elektrisch leitfähiger Körper 9 in Form eines länglichen Stiftes vorgesehen, der koaxial innerhalb der Hülse 8 liegt. Sowohl der zweite Körper als auch der breite Teil 5 selbst bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einer Eisen- oder Nickellegierung. Die Körper 8 und 9 sind mittels eines elektrisch isolierenden Körpers 10 aus Glas, Porzellan oder einem ähnlichen Material, relativ • zueinander fixiert. Der erste Körper 8 weist an seinem unteren Ende einen angeformten Flansch 11 auf, der über einen Isolierring 12 an der oberen Stirnfläche des breiten Teils 5 des Zünders anliegt.

Sowohl der erste und zweite elektrisch leitfähige Körper 8 und 9 als auch der elektrisch isolierende Körper 10 sind mit einer gemeinsamen flachen Stirnfläche 13 ausgebildet, auf der eine Anzahl von Schichten, die in der Figur nicht im einzelnen dargestellt sind, die jedoch im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben werden, angeordnet. Ein konventionelles pyrotechnisches Gemisch 14 ist unter hohem Druck auf die

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äußerste Schicht gepreßt. Das Gemisch ist von einer Kapsel 15, beispielsweise aus Aluminium, umschlossen, die mit einem Teil 16 versehen ist, der über den Flansch 11 so gebogen ist, daß das pyrotechnische Gemisch unter hohem Druck gegen die Stirnfläche 13 gehalten wird.

Um die Kapsel 15 in ihrer Stellung zu halten, wenn sie hohen Bremskräften ausgesetzt ist, die beim Ansetzen eines Geschosses auftreten, ist ein Befestigungsring 17 so in der öffnung 2 angeordnet, daß er den Teil 16 der Kapsel fest gegen den Flansch 11 drückt, wodurch die Kapsel in der korrekten Stellung gehalten wird. Der Ring 17 besteht bevorzugt aus einem rost-, freien Stahl und wird in der öffnung 2 mittels einer Deformation 18 an der Wand 3 oder mittels Verschrauben in der öffnung 2, gehalten. Um das pyrotechnische Gemisch 14 gegen Feuchtigkeit, Staub etc. abzudichten, ist zwischen der Kapsel 15 und dem ersten Körper 8 ein Dichtungsring 19 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit des Verbindungselementes 20, welches die Körper 8 und 9 elektrisch leitend miteinander verbindet. Das Verbindungselement 20 besteht aus einer oder mehreren vergleichs-

weise dünnen Metallschichten 21, 22, die mit der sehr ebenen, gemeinsamen Stirnfläche 13 der Körper 8 und 9 und des Isolierkörpers 10, verbunden sind. Eine zusätzliche Schicht 23 aus einem neutralen Material ist gemäß unserer schwebenden SE-PA 79 07 294-8, über den Metallschichten 21, 22 angeordnet .

Im Gegensatz zu bisher bekannten elektrischen Zündern, bei denen"der korrekte Widerstandswert durch Einschneiden von Spalten in die Metallschichten festgelegt wird (siehe Sp. 24 in der oben genannten Anmeldung) , stellen in der vorliegenden Erfindung die Schichten ein ununterbrochenes elektrisch leitfähiges Element dar. Anstatt dem Einschneiden von Spalten in eine oder mehrere Metallschichten ist wenigstens die oberste Metallschicht 22 aus einem oxydierbaren Metall hergestellt, um ein genaues Einstellen ihres Widerstandswertes durch Oxydation zu ermöglichen. Ein Beispiel für ein derartiges oxydierbares Material ist Tantal, aber es kann auch Aluminium verwendet werden.

Durch gesteuerte Oxydation der obersten Metallschicht 22 kann ihr Widerstand ohne die Verwendung eines komplizierten Laser-Schneidgerätes bestimmt

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werden. Nur durch Steuern der Oxydationszeit ist es sehr leicht, den korrekten Widerstandswert zu erhalten. Nachdem die Tantalschicht oxydiert worden ist, wird die neutrale Schicht dann aufgebracht, um ein Altern und jegliche zusätzliche unbeabsichtigte Oxydation der Tantalschicht zu verhindern. Die nicht unterbrochene obere Metallschicht 22 stellt für die zusätzlichen Schichten, wie beispielsweise die neutrale Schicht 23 und insbesondere für die dünnen Schichten eine bessere Grundlage dar.

Obwohl die Metallschichten in der Fig. 2 als

nicht unterbrochen, d.h. ohne Spalte, dargestellt sind, kann der elektrische Widerstand des Verbindungselementes auf einen vorbestimmten Wert durch die Kom- bination zweier Verfahren eingestellt werden. So können entweder eine oder beide Schichten 21 mit Spalten versehen sein, und die oberste Metallschicht,d.h. die Tantalschicht, kann oxydiert sein. Selbst wenn ein Laser-Schneidgerät zur Ausbildung der Spalte erforderlich ist, kann ein einfacheres Gerät verwendet werden, da die Genauigkeit, mit der die Spalte geschnitten werden, relativ gering sein kann und die Endjustierung des Widerstandswertes durch Oxydation der Tantalschicht 22 erzielt werden kann.

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Wie aus der Fig. 2 ersichtlich weist das Verbindungselement 20 auch eine andere Schicht 25 auf, die auf der neutralen Schicht 23 aufgebracht ist. Da die gesamte obere Fläche der Schicht mit der pyrotechnischen Ladung in Berührung steht, ist es wichtig, daß die Schicht aus einem Metall besteht, welches sowohl mechanisch als auch chemisch jeglicher Beeinflussung durch das Pulver der pyrotechnischen Ladung widersteht. Die Schicht ist daher bevorzugt aus Gold oder Silber hergestellt. Die Dicke der Schicht beträgt ungefähr 1u oder weniger, d.h. die Schicht ist bevorzugt direkt auf die neutrale Schicht mittels Verdampfen unter Vakuum aufgebracht.

Durch die Verwendung einer derartigen zusatzliehen dünnen Metallschicht wird eine etwas "langsamere" elektrische Funktion des elektrischen Zünders erhalten. Die dünne Metallschicht wirkt als eine Scheinerdung und schirmt den Zünder gegen elektromagnetische Strahlung ab. Die Schicht weist auch eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, was dazu führt, daß die in den darunter liegenden Metallschichten infolge von elektrischen Störimpulsen erzeugte Wärme, leichter abgeleitet werden kann. Durch Verändern der Dicke der neutralen Schicht, sowie auch der dünnen Metallschicht kann die thermische Zeit-

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konstante des elektrischen Zünders zweckmäßig eingestellt werden.

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Claims

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER

Aktiebolaget Bofors 691 80 Bofors / Schweden

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DIPL-INQ.
ULRICH MENQDEHL
DIPL-CHEM. DR. RER. NAT
HEINRICH NIEBUHR
DIPL-PHYS. DR. PHIL HABIL " * * '.EtIROPEA-NPATSiITATTORNEYS 2000 HAMBURG 13
POSTFACH 2570
ROTHENBAUM-
CHAUSSEE 58
TEL (040)4102008
TELEX 212921 SPEZ RICHARD QLAWE
DR.-INQ.
WALTER MOLL
DIPL-PHVS. DR. RER. NAT.
OFF. BEST. DOLMETSCHER 8000 MÜNCHEN 26
POSTFACH 162
.LIEBHERRSTR. 20
TEL. (089) 22 65 48
TELEX 522 5O5SPEZ
TELECOPIER (089) 223938 MÜNCHEN
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Patentansprüche

Elektrischer Zünder

Elektrischer Zünder für Artillerie-Munition, bestehend aus zwei elektrisch leitfähigen Körpern, einem zwischen diesen angeordneten elektrisch isolierenden Körper, wobei die leitfähigen Körper zusammen mit dem iso-5 lierenden Körper eine gemeinsame Stirnfläche bilden, auf der ein elektrisch leitfähiges Element angeordnet ist, das die leitfähigen Körper miteinander verbindet, und an dem Element eine pyrotechnische Ladung mit Druck anliegt und durch Wärme zündbar ist, die in dem Element bei 10 Durchfluß eines elektrischen Stromes erzeugt wird ,

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BANK: DRESDNER BANK. HAMBURG, 4030448 (BLZ 20080000) · POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 (BLZ 20010020) · TELEGRAMM: SPECHTZIES

dadurch gekennzeichnet, daß das Element (20) mit der gemeinsamen stirnfläche verbunden ist und wenigstens eine Metallschicht (22) aufweist, deren Widerstandswert durch Oxydation dieser Schicht festgelegt ist, und daß direkt auf der Metallschicht (22) eine Schicht (23) aus einem neutralen Material und direkt auf der neutralen Schicht (23) ein dünner Metallfilm (24) aufgebracht ist.
2. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1 , dadurch' gekennzeichnet, daß der Metallfilm (24) ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist, welches jeglicher Beeinflussung durch die pyrotechnische Ladung widersteht.
3. Elektrischer Zünder nach Anspruch 2 , dadurch

gekennzeichnet, daß die Dicke des Metallfilm maximal 1μ beträgt.
4. Elektrischer Zünder nach jedem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (22) aus Tantal oder Aluminium besteht.
5. Elektrischer Zünder nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß der Metallfilm (24) aus Gold oder Silber besteht.

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6. Elektrischer Zünder nach jedem der Ansprüche 1

' bis 5 , dadurch gekennzeichnet , daß

) das Element. (20) eine erste und zweite Metallschicht

■ (21, 22) aufweist, wobei die erste Schicht (21) mit der

gemeinsamen Stirnfläche verbunden ist und die zweite ! Schicht (22) , die die zur Widerstandseinstellung oxydierte

Metallschicht bildet, auf der ersten Metallschicht (21)

¹ aufgebracht ist.