DE3317376A1

DE3317376A1 - Sicherheitsschaltung fuer projektil-zuenderschaltung

Info

Publication number: DE3317376A1
Application number: DE19833317376
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Fiedler; Erich Gerum
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1984-11-15
Also published as: IT1173986B; DE3317376C2; IT8420903A1; IT8420903A0; IT8421770V0

Description

Sicherheitsschaltung für ProJektil»zUnderschaltung
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Sicherheitsschaltung ist aus der DE-OS 28 38 055 bekannt. Sie beruht dort darauf, eine zentrale Leistungsquelle aufgrund der Projektil-Bewegung beim Abschuß aufzuladen und sie durch Schaltungen für die Ausübung von Entsicherungs- und Hilfsfunktionen möglichst gering zu belasten, damit bei Auftreten des Zündkriteriums für die Gefechtsladung genügend Energie für den Zündstromkreis verfügbar geblieben ist. Dabei beruhen die Entsicherungs- und Hilfsfunktionen im wesentlichen auf zählenden Zeitschaltungen zur Gewährleistung einer Vorrohr-Sicherheit vor Freigabe einer Ansteuerung des Zündstromkreises.
Nachteilig bei dieser bekannten Sicherheitsschaltung ist die kritische Auslegung des zentralen, für die Hilfs- und ZündfuiktIonen vorgesehenen Energiespeichers; zumal ein solcher Energiespeicher in der Regel ein Kondensator großer Kapazität ist, dessen Alterungsbeständigkeit jedoch kritisch ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung gattungsgemäßer Art anzugeben, bei der eine größere Zuverlässigkeit bei einfacherer Möglichkeit von Funktionstests gegeben ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Sicherheitsschaltung zusätzlich gemäß den Teilmerkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 ausgelegt ist.
Nach dieser Lösung sind getrennte Energiespeicher für die Gewährleistung der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen vor der endgültigen Scharfstellung der Zündschaltung, für die Ansteuerung des Zündkreises und für die Zündenergie vorgesehen, was den Einsatz funktionssicherer kleinerer Kondensatoren und eine einfachere Funktionsprüfung der einzelnen Funktionsgruppen eröffnet; wobei die Verriegelungsschaltung im Schaltungsweg für die Ansteuerung des Zündstromkreises aus der Hilfsenergiequelle über den Zündauslöseschalter erst dann und nur dadurch freigegeben wird, daß alle vorgesehnen Entsicherungs- und Hilfsfunlftionen aus der Programmsteuerschaltung angesteuert wurden; womit die Programmsteuerschaltung sich vollständig außer Funktion setzt und nicht mehr Ursache von späteren, also störenden da nicht vorgesehenen Einwirkungen in die Zünderschaltwng sein kann.
Die mit Stillegung der Funktion der Programmsteuerschaltung umgeschaltete Verriegelungss chaltung kann als Ableitstrecke für die Hilfsenergiequelle vor dem Zündstromkreis ausgelegt sein, um bei fehlerhafter Funktion des Zündauslöseschalters die Hilfsenergiequelle zu entS den und somit das diese Zünderschaltung aufweisende Projektil zum Blindgänger zu machen, ohne daß die Gefahr einer vorzeitigen Zündung des Sprengstoffes besteht.
Wenn jedoch vorgesehen ist, trotz Nicht-Ansprechens des eigentlichen Zündauslöseschalters über einen Hilfsschalter nach Ablauf aller Entsicherungs- und Hilfsfunktionen noch eine Zündung auszulösen, dann ist die Verriegelungsschaltung zweckmäßigerweise als Unterbrecher,im Zuge der Ansteuerung des Zündstromkreises aus der Hilfsenergiequelle über den Zündauslöseschalter bzw. den Eilfsschaltersaufgebaut; der die Ansteuerungsmöglichkeit des Zündstromkreises erst freigibt, wenn sich die Programmsteuerschaltung infolge Ausgabe aller vorgesehenen Steuersignale außer Betrieb setzt.
Für die endgültige Abschaltung der Programmsteuerschaltung und damit für die Umschaltung der Verriegelungsschaltung wird zweckmäßigerweise der Betriebsenergiespeicher für die Programmsteuerschaltung entladen; wodurch jegliche weitere Funktion der Programmsteuerschaltung, die eine Fehlfunktion darstellen würde, sicher unterbunden ist.
Zusätzliche Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung.
Es zeigt: Fig. 1 die funktionell wesentlichen Verknüpfungen innerhalb der Sicherheitsschaltung, Fig. 2 ein Schaltungsbeispiel für eine Verriegelungsschaltung innerhalb der Sicherheitsschaltung nach Fig. 1, und Fig. 9 ein abgewandeltes Schaltungsbeispiel für eine Verriegelungsschaltung.
Die in der Zeichnung dargestellte Sicherheitsschaltung ist Bestandteil einer Zünderschaltung 1, in der eine Programmsteuerschaltung 2 für den zeitlichen Ablauf von Sicherungs-bzw. Entsicherungsfunktionen und Hilfsfunktionen eines abgeschossenen Projektils mit in Abhängigkeit vom Annähern bzw.
Auftreffen im Zielgebiet zu zündender Gefechtsladung ausgebildet ist. Je nach der Art und dem Einsatz des Projektils kann es sich bei diesen Funktionen, die vor der Scharfstellung der Zünderschaltung 1 in definierter Folge ablaufen bzw.
gewährleistet sein sollen, um das Ausschwenken von Teilen wie Stabilisierungsflügeln, Aufschlagzündkontakt-Schnorcheln oder Bremsfallschirmen handeln, sowie um die Entriegelung von Zander-Sicherungseinrichtungen nach Gewehrleistung der Vorrohr-Sicherheit. Dafür weist die Programmsteuerschaltung C einen Oszillator 3 auf, dem eine Registerschaltung 4 nachgeschaltet ist, bei der es sich um eine Zählschaltung mit Abfrage vorgegebener Zählerstellungen handeln kann. Diese Registerschaltung 4 liefert in der durch die Zählerstellungen vorgegebenen Reihenfolge die Steuersignale 5 zur Einleitung bzw. Freigabe der erwahnten Funktionen, beispielsweise infolge Ansteuerung von Kraftelementen zur Bewegung von Konstruktionsteilen am oder im Projektil (in der Zeichnung nicht berücksichtigt).
Die Sicherheitsschaltung mit der Prograrnsteuerschaltung 2 ist für derartige Sicherungs- und Hilfsfunktionen ausgelegt, die ssmtlich vor der endgültigen Scharfstellung der Zünderschaltung 1(durch das letzte der Steuersignale 5x)ablaufen, so daß mit der endgültigen Scharfstellung dann die Programmsteuerschaltung 2 nicht mehr für die Funktion der Zünderschaltung 1 benötigt wird. Vielmehr erfolgt danach lediglich noch die Aktivierung des Zündauslöseschalters 6, bei dem es sich um einen Aufschlagkontakt (betätigt infolge Zielaufschlags) oder um eine aus einem Zündabstands-Sensor elektronisch angesteuerte Schaltstrecke handeln kann. ueber diesen Zündauslöseschalter 6 wird dann eine Hilfsenergiequelle 7 an einen Zündstromkreis 8 durchgeschaltet, um einen Zündenergiespeicher 9 über das Zündmittel 10 zu entladen und dadurch die pyrotechnische Funktionskette für die Einleitung der Detonation des Sprengstoffes im Projektil anzuzünden.
Um energetisch und funktionell definierte Ausgangszustände für die Programmsteuerschaltung 2 und damit für die Gewährleistung der Vorrohrsicherheit und der ersten aus der Registerschaltung 4 angesteuerten Funktionen zu gewährleisten, ist vorgesehen, infolge ohmscher Kontaktgabe beim Ausstoß des Projektils aus dem Abschußrohr einen in der Zünderschaltung 1 realisierten Betriebsenergiespeicher 11 aus einer im Abschußgerät angeordneten Leistungsquelle 12 aufzuladen.Der Betriebsenergiespeicher 11 dient allein der Bereitstellung der Versorgungsspannung für die Programmsteuerschaltung 2 über einen Spannungsregler 13. Zu den von der Programmsteuerschaltung 2 ausgelösten Funktionen gehört die Freigabe eines am Projektil angeordneten Generators 14 für das Aufladen des Zündenergiespeichers 9 in Abhängigkeit von der Projektils Bewegung. Vorzugsweise handelt es sich beim Generator 14 um.
einen mittels der das Projektil umgebenden Luftströmung angetriebenen Windradgenerator; so daß sich eine zusätzliche Vorrohrsicherheit dadurch ergibt, daß erst nach dem Abschuß im freien Geschoßflug die notwendige elektrische Energie zur Zündauslösung im Zündenergiespeicher 9 aufgebaut wird.
Die Hilfsenergiequelle 7 ftir die Ansteuerung des Zündstromkreises 8 über den Zündauslöseschalter 6 kann ebenfalls über ohmsche Kontakte beim Ausstoßen des Projektils, also parat lel zum Betriebsenergiespeicher 11 geladen werden, wie in Fig. 1 vorgesehen; stattdessen oder zusätzlich kann aber auch eine Ladung bzw. Nachladung der Hilfsenergiequelle 7 aus dem Generator 14 und damit parallel zum Zündenergiespeicher 9 vorgesehen sein.
Aufgrund von Funktionstoleranzen und Betriebsunregelmäßigkeiten kann die Leistungscharakteristik des Generators 14 über der Zeit stark schwanken, so daß nach unterschiedlich kurzen Zeitspannen der Zündenergiespeicher 9 hinreichend für eine Zündauslösung geladen ist. Wenn dann noch ein Betriebsfehler oder eine Funktionsunsicherheit beim Zündauslöseschalter 6 auftritt und die üblichen mechanischen Sicherungen(wie Sperrschieber im Funktionsweg der Ziindnadel) schon entriegelt sind, erfolgt verfrüht die Entladung des Zündenergiespeichers 9 mit der Folge einer Gefährdung in der Umgebung der Ausstoßeinrichtung des Projektils. Eine solche Gefänrdung kann insbesondere auch dann auftreten, wenn der Zündkreis 8 nicht auf eine Gefechtsladung, sondern im Falle von Übungsgeschossen auf eine zwar kleinere, die AusstoS,vorrichtung aber ebenfalls gefährdende Deutladung arbeitet; zumal bei Ubungs-Froåektilen die erwähnten weiteren mechanischen Zündsicherungen nicht vorgesehen zu sein brauchen.
Um solche Gefährdungen durch vorzeitige Entladung des Zündenergiespeichers 9 aufgrund raschen Ansprechens des Generators 14 und fehlerhaft-verfrUhter Funktion des Zündauslöseschalters 6 zu unterbinden, ist im Stromkreis von der Hilfsenergiequelle 7 über den Zündauslöseschalter 6 zum Zündstrom- kreis 8 eine Verriegelungsschaltung 15 vorgeschen. Ihre Funktion beruht darauf, daß definitionsgemäß alle von der Programmsteuerschaltung 2 ausgelösten HIlfsfunktionen mit der endgültigen Scharfstellung der Zünderschaltung 1 aufgrund des letzten Steuersignales 5x abgelaufen sind und danach die Programmsteuerschaltung 2 funktionslos ist, weil dann nur noch die Betätigung des Zündauslöseschalters 6 für das Zünden der Gefechtsladung abzuwarten ist. Demzufolge ist die Verriegelungsschaltung 15 (aus dem Betriebsenergiespeicher 11 für die Proammsteuerschaltung 2), parallel zur Speisung der Programmsteuerschaltung 2 über den Spann sregler 13, an einem Steuereingang 16 auf Sperren geschaltet. Dadurch ist eine unbeabsichtigte Zündauslösung nicht möglich, solange die Programmsteuerschaltung 2 betriebsbereit ist, also noch nicht alle Hilfs-und (Ent-)Sicherungsfunktionen in der vorgeschriebenen Reihenfolge bis zum Schluß angesteuert wurden. Dann und erst dann wird, über eine kurze Verzögerung 17, aus dem letzten Steuersignal 5x (oder unter Einsparung einer zusätzlichen Verzögerung 17 aus einem nachgeschalteten weitere Steuersignal; in der Zeichnung nicht berücksichtigt) ein Entladekreis 18 für den nun nicht mehr benötigten Betriebsenergiespeicher 11 durchgeschaltet; so daß mit dem Abbau der Ausgangsspannung des Betriebsenergiespeichers 11 nun die Sperr-Ansteuerung am Steuereingang 16 der Verriegelungsschaltung 15 aufgehoben wird und somit eine Ansteuerung des Zündstromkreises über den Zündauslöseschalter 6 freigegeben wird.
Falls, wie in Fig. 1 berücksichtigt, die Hilfsenergiequelle 7 ein Speicher ist, der parallel zum Betriebsenergiespeicher 11 aufgeladen wird, ist eine Rücklaufsperre 19 in Form einer mit der Hilfsenergiequelle 7 in Serie geschalteten Diode vorgesehen, die sowohl ein Entladen in den Betriebsenergiespeicher 11 aufgrund dessen Belastung durch die Programmsteuerschaltung 2 wie auch danach über dessen Entladekreis 18 verhindert.
In der Praxis sind mehrere Zündenergiespeicher 9 vorgesehen, die zueinander parallel über ihr jeweiliges Zündmittel 10 aus dem Generator 14 geladen werden und nach Maßgabe der Dimensionierung von Verzögerungsgliedern 20, angesteuert über den Zündauslöseschalter 6, nacheinander über ihren 3eweiligen Zündstromkreis 8 entladen werden. Um hier Ladungsverluste durch Ausgleichsstrome zu verhindern, sind die Zündstremkreise 8 Jeweils über Entkopplungsdioden 21 an den Generator 14 angeschaltet.
Beim in Fig.2 skizzierten schaltungstechnischen AusfUhrungsbeispiel für die Verriegelungsschaltung 15 ist vorgesehen, das Projektil durch Entladung der Hilfsenergiequelle 7 (und des Betriebsenergiespeichers 11) zum Blindgänger zu machen, wenn aufgrund einer Betriebs- oder Funktionsstörung der Zündauslöseschalter 6 schon agiert, ehe die Folge aller Steuersignale 5 und damit der Entsichernngs- und Hilfsfunktionen in der vorgegebenen Reihenfolge abgelaufen ist. Dafür ist der Hilfsenergiequelle 7 in der Verriegelungsschaltung 15 5 über den Schalter 6 eine Ableitstrecke 22 parallelgeschaltet; die aus dem Betriebsenergiespeicher 11 über den Steuereingang 16 niederohmig geschaltet bleibt, solgange das letzte der Steuersignale 5x noch nicht aufgetreten und deshalb der Ebtladekreis 18 noch hochohmig ist. Wenn nun, während dieser Betriebszeitspanne der Programmsteuerschaltung 2, der Zündauslöseschalter 6 schon schließt, wird deshalb die Hilfsenergiequelle 7 über die Ableitstrecke 22 entladen, so daß ihre Ladung dann nicht mehr zur Ansteuerung des Zündstromkreises 8 für eine Detonation der Deut- oder Gefechtsladung zur Verfügung steht.
Im Falle der dargestellten Realisierung der Ableitstrecke 22 mittels eines bipolaren Transistors 23 ist im Schaltungsweg zur Ansteuerung des Zündstromkreises 8 eine Schwellwertstufe 24 (beispielsweise in Form einer Serienschaltung von Dioden in Durchlaßrichtung,oder in Form einer Zenerdiode) vorgesehen; deren Ansprechschwelle höher als der Spannungsabfall über den durchgeschalteten Transistor 23 liegt, so daß aus diesern Ableit-Spannungsabfall keine ungewollte Ansteuerung des Zündstromkreises 8 resultieren kann.
Für bestimmte Zünderfunktionen kann es jedoch unerwünscht sein, daß aufgrund fehlerhaften Verhaltens des Zündauslöseschalters 6 das Projektil, infolge Entladung seiner Hilfsenergiequelle 7, gleich zum Blindgänger wird. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn ein Hilfsschalter 25 dem eigentlichen Zündauslöseschalter 6 parallel geschaltet ist; um nach Ablauf der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen auch dann noch (z.B. über ein zusätzliches Zündkriterium) den Zündstromkreis E für die Gefechtsladung anzusteuern, wenn der eigentliche Zündauslöseschalter 6 schon einmal kurzzeitig schloß, letztlich aber nicht mehr reagiert.
Um auch in diesem Falle sicherzustellen, daß vor Ablauf der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen der Zündstromkreis 8 keinesfalls angesteuert werden kann, ist beim abgewandelten Ausführungsbeispiel für die Verriegelungsschaltung 15 gemäß Fig. 3 ein elektronischer Unterbrecher 26 mit den Schaltern 6, 25 in Serie geschaltet. Dieser Unterbrecher 26 wird aus dem Betriebsenergiespeicher 11 1 nicht-durchlässig gehalten, bis das letzte Ablauf-Steuersignal 5x über den Entladekreis 18 den Betriebsenergiespeicher 11 entlädt und dadurch die Ansteuerung des Verriegelungs-Steuereinganges 16 aufgehoben wird. Nun ist der Schaltungsweg aus der Hilfsenergiequelle 7 über die Schalter 6, 25 zum Zündstromkreis 8 durchschaltbar, ohne daß ein fehlerhaftes, zu frXles Ansprechen des eigentlichen Zünciauslöseschalters 6 in der Verriegelungsschaltung 15 zum Entladen der Hilfsenergiequelle 7 für die Ansteuerung des Zündstromkreises 8 führte.
Bei paralleler Aufladung der Hilfsenergiequelle 7 und des Betriebsenergiespeichers 11 liegt die Spannung der Hilfsenergiequelle 7 stationär über der Spannung des von der Programmsteuerschaltung 2 entladenen Betriebsenergiespeichers 11. Um dennoch den elektronischen Unterbrecher 26 funktionssicher durchzuschalten, ist bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 3) hinter dem Verriegelungs-Steuereingang 16 6 eine Umschalt-Steuerschaltung 27 für das Durchschalten des Unterbrechers 26 vorgesehen, die mit einem auf die Anfangs spannung der Hilfsenergiequelle 7 aufgeladenen Hilfsspeicher 28 ausgestattet ist. Dadurch ist sichergestellt, daß bei Fortfall der Ansteuerung des Steuereingangs 16 die Steuerelektrode 29 des elektronischen Unterbrechers 26 das notwendige Potential für Durchschalten des Stromkreises über die Schalter 6/25 auch dann beibehält, wenn die Hilfsenergiequelle 7 über einen der Schalter 6/25 entladen wird, also der Zündstromkreis 3 freigegeben werden soll.
Als zusätzliche Sicherung in der Zünderschaltung 1 kann vorgesehen sein, das Ansprechen der Verriegelungsschaltung 15 tiber das Zeitverhalten des Entladekreises 18 oder über die Ansprechcharakteristik hinter dem Steuereingang 16 zu verzögern, was eine variable Anpassung der Zünder-Ansprechcharateristik an das Zeitverhalten der von den Steuersignalen 5 initiierten Hilfs- und Entsicherungsfunktionen eröffnet.
Bezugszeichenliste 1 Zünderschaltung 2 Programmsteuerschaltung (in 1) 3 Oszillator (in 2) 4 Registerschaltung (in 2 hinter 3) 5 Steuersignale (aus 4/2) 6 Zündauslöseschalter (zwischen 7 und 8) 7 Hilfsenergiequelle (zum Ansteuern von 8) 8 Zündstromkreis(Entladekreis von 9 über 10) 9 Zündenergiespeicher (in 8) 10 Zü.ndmittel (in 8) 11 Betriebsenergiespeicher (für 2) 12 Leistungsquelle (zum Laden von 11 und gegebenenfalls auch von 7) 13 Spannungsregler (zwischen 11 und 2) 14 Generator (zum Laden von 9 und gegebenenfalls auch 7) 15 Verriegelungsschaltung (zwischen 7 wld 8) 16 Steuereingang (aus 15 hinter 11/18) 17 Verzögerung (zwischen 2 und 18) 18 Entladekreis (für 11) 19 Rücklaufsperre (zwischen 7 und 11/18/16) 20 Verzögerungsglied (vor 8) 21 Entkopplungsdioden (zwischen 14 und 8) 22 Ableitstrecke (in 15 für 7) 23 Transistor (in 22) 24 Schwellwertstufe (zwischen 22 und 8) 25 Hilfsschalter (parallel zu 6) 26 Unterbrecher (in 15 zwischen 7 und 6/25) 27 Umschalt-Steuerschaltung (zwischen 16 und 26) 28 Hilfsspeicher (in 27 für 29) 29 Steuerelektrode (f'jr 26)

Claims

Ansprüche 1. Sicherheitsschaltung für eine Projektil-Zünderschaltui£(1) mit Programmsteuerschaltung (2) für die sukzessive Ausgabe von Steuersignalen (5) für Entsicherungs- und Hilfsfunktionen, wobei das Projektil einen Generator (14) für das Aufladen eines Zündenergiespeichers (9) im Zündstromkreis (8) mit sich führt und in der Zünderschaltung (1) die Energie für den Betrieb der Programmsteuerschaltung (2) einspeicherbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht vom Generator (14) gespeister Betriebsenergiespeicher (11) für die Programmsteuerschaltung (2) unc eine Milfsenergiequelle (7) für die Ansteuerung des Zündstromkreises (8) über den Zündauslöseschalter (6) vorgesehen sind,daß der Programmsteuerschaltung (2) ein Entladekreis (18) für den Betriebsenergiespeicher (11) zu 1 ) nachgeschaltet ist und daß in der Ansteuerung des Zündstromkreises 8 aus der Hilfsenergiequelle (7) über den Zündauslöseschalter (6) eine Verriegelungsschaltung (15) vorgesehen ist, die über den Entladekreis (18) umschaltbar ist.
2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (15) eine wahren des Betriebes der Programmsteuerschaltung (2) niederohmige Ableitstrecke (22) für die Entladung der Hilfsenergieouelle (7) über einen geschlossenen Zündauslöseschalter (6) aufweist.
3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (15) zu 5 ) in Serie mit dem Zündauslöseschalter (6) einen während des Betriebs der Programmsteuers chaltung (2) hochohmig-gesteuerten Unterbrecher (26) aufweist.
4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (26) vom Entladekreis (18) für den Betriebsenergiespeicher (11) über eine Umschalt-Steuerschaltung (27) angesteuert ist, die einen auf die Anfangs-Spannung der Hilfsenergiequelle (7) aufgeladenen Hilfsspeicher (28) aufweist.