-
-
Zündeinrichtung für eine Schützenmine
-
Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
Solche Zündeinrichtungen für Schützen- oder Anti-Personal-Minen sind
herkömmlicherweise mit einem elektromechanischen Kontaktgeber ausgestattet, der
nach Aussetzen der Mine im Gelände durch die mechanische Spannung eines Stolperdrahtes
geöffnet gehalten wird, welcher vom Minenverlege-Pionier abseits der orstfest ausgelegten
Mine an einem Halterungselement verankert werden muß. Wenn der Weg einer Person
die Längserstreckung des aufgespannten Stolperdrahtes kreuzt und dadurch diesen
von der Verankerung abreißt, wird der Kontakt in der Zündeinrichtung geschlossen
und dadurch ein Zündsignal zum Initiieren der Mine, also zum Bekämpfen der sich
ihr nahernden Person ausgelöst.
-
Nachteilig bei diesen herkömmlichen Zündeinrichtungen für Schützenminen
ist der außerordentlich große manuelle Verlegeaufwand zum ortsfesten Aussetzen der
Mine im Gelände unter anschließendem Ausspannen und Verankern des Stolperdrahtes.
Gerade das Erfordernis, den Stolpterdraht unter definierter Spannung abseits der
Mine zu verankern, beispielsweise mittels Haken an einem Pfahl zu befestigen, verhindert
das automatische Auslegen solch Schützenminen. Außerdem ist ein derart aufgespannter
Stolpterdraht häufig relativ leicht erkennbar und demzufolge umgehbar; denn eine
Abdeckung durch Tarnmittel kommt in der Regel nicht in Be-
tracht,
weil diese,bei bei Belastung beispielsweise durch herumfliegende Materialien aufgrund
von in der Nachbarschaft explodierenden Nunitionsartikeln, zu einer Gewichtsbelastung
des Stolperdrahtes führen können, aus der eine ungewollte Auslösung der Mine resultiert.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Zündeinrichtung zu schaffen, die keiner manuellen Vorbereitung der Betriebsbereitschaft
der Mine nach Art des Ausspannens von Stolperdrähten mehr bedarf und dadurch vorteilhafte
Möglichkeiten der automatischen Minen-Auslegung eröffnet; und die darüberhinaus
Möglichkeiten der gezielten Auslösung der Mine nur durch eine sich in ihrem Wirkungskreis
annahernde Person, nicht aber beispielsweise durch gepanzerte Fahrzeuge oder infolge
von Explosionserscheinungen in der Nachbarschaft, eröffnet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen Zündeinrichtung
im wesentlichen dadurch gelöst, daß diese die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches
1 aufweist.
-
Nach dieser Lösung bedarf es keiner mechanischen Beeinflussung der
Verhältnisse eines ausgespannten Stolperdrahtes mehr, um die Mine durch eine sich
ihr annähernde Person auszulösen. Vielmehr wird mittels der Zündeinrichtung der
Mine erfasst, daß eine sich ihr annähernde Person eine definierte absolute und zeitliche
Veränderung bestimmter Feldgrößen hervorruft, deren Auswertung zur Abgabe des Zündsignales
für das Initiieren der Minen-Explosion führt.
-
Als solche Feldgrößen eigenen sich magnetische Paramter,die durch
von der Person mitgefuhrte Metallteile eine Beeinflussung erfahren und mittels Magnetsensoren
erfaßbar sind, wie
sie insbesondere beschrieben sind in der deutschen
Patentanmeldung P 33 37 606.9.
-
Die Auswerteschaltung in der Zündeinrichtung kann aber auch aus einem
Sensor gespeist werden, der auf der Basis einer Hochfrequenz-Antenne arbeitet, um
Feldverzerrungen zu erfassen, die bei Eindringen einer Person in den Umgebungsbereich
der Mine auftreten, in den ein elektrisches Feld ausgestrahlt wird.
-
Besonders vorteilhaft jedoch ist es, einen Sensor einzusetzen, der
räumlich definiert in der Umgebung der Mine kapazitiye und/oder insbesondere ohmsche
Feldgrößen hinsichtlich des zeitlichen Gradienten ihrer Veränderung erfasst und
dabei diejenigen Veränderungen zur Abgabe eines Zündsignales berücksichtigt, die
weder von der Annäherung eines Fahrzeuges, noch durch die Einwirkung einer in der
Nähe stattfindenden Explosion herrühren, sondern gerade typisch für die Beeinflussung
durch eine sich angenähert habende Person sind.
-
Ein solcher Sensor, mit dem ein definierter Bereich in der Umgebung
der Mine erfasst werden soll, besteht zweckmäßigerweise aus einem flexiblen Kabel
mit zwei Leitern, zwischen denen eine Isolation angeordnet ist, deren strom- oder
feldelektrischen Eigenschaften druckabhängig sind, sich also bei Betreten durch
eine Person in definierter Weise hinsichtlich des zeitlichen Gradienten wie auch
hinsichtlich des Betrages ändern. Ein solcher kabelförmiger Sensor kann zunächst
bei einer Zündeinrichtung der Mine aufgespult sein, um ihn nach dem Aussetzen der
Mine, vorzugsweise nach Ablauf einer gewissen Sicherheitszeitspanne, mittels einer
Auswurfeinrichtung längs einer Wurfparabel seitlich von dieser vorzuschleudern und
dadurch im Wirkungsbereich der Mine auszulegen. Als Isolation mit druckabhängigen
elektrischen Eigen-
schaften zwischen den Leitern des Kabels wird
vorzugsweise eine mit leitenden Partikeln versetzte, kompressible Kunststoffmasse
eingesetzt, wie sie als solche beispielsweise als Leitgummi für elektromechanische
Tastaturen bekannt ist; wobei jedoch der Zusatz an elektrisch leitenden bzw.
-
feldbestimmenden Partikeln in solcherKonzentration gewählt wird, daß
sich ein nicht sprunghaftes, sondern stetiges Ansprechverhalten nach Maßgabe der
Druckbeanspruchung zwischen den Leitern einstellt. Denn dann ist es schaltungstechnisch
besonders wenig aufwendig, einen bestimmten zeitlichen Gradienten der Druckbeanspruchung,
der typisch für das Betreten eines solchen Kabels durch eine Person ist, zu erfassen
und von Beanspruchungen zu unterscheiden, die beispielsweise durch die rasche Druckbeanspruchung
aufgrund einer Explosion in der näheren Umgebung oder die starke Druckbeanspruchung
infolge Uberrollens des Sensor-Kabels von einem Fahrzeug hervorgerufen werden. Andererseits
kann die Tatsache, daß ein Sensor-Kabel von der Zündeinrichtung der Mine abgetrennt
wird, durch einen definierten Sprung in der Charakteristik der "Isolation" detektiert
und zur Auslösung des Zündsignales ausgewertet werden, der hinsichtlich der elektrischen
Veränderung des Kabels einer Druckbeanspruchung entgegengesetzt und durch besonders
starken zeitlichen Gradienten ausgezeichnet ist (vgl. für einen Spezialfall US-PS
4 163 204).
-
Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von in der
Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark vereinfacht skizzierten Prinzip-Ausfuhrungsbeispielen
zur erfindungsgemäßen Lösung.
-
Es zeigt:
Fig. 1 in seitlicher Prinzip-Darstellung
eine Schützen-Mine mit aufgewickelten, also noch nicht forgeschleuderten Sensor-Kabeln,
Fig. 2 in Draufsicht die Schützenmine gemäß Fig. 1 mit mehreren divergierend fortgeschleuderten
Sensor-Kabeln Fig. 3 ein Sensor-Kabel im Querschnitt Fig. 4 ein Richtrohr mit aufgewickeltem
Sensor-Kabel und gasdruck-beschleunigbarem Schleudergewicht, Fig. 5 in Anlehnung
an die Darstellung gemäß Fig. 4 ein feder-betätigbares Schleudergewicht in Form
eines Spulenträgers mit eingewickeltem Sensor-Kabel Fig. 6 im Prinzip-BLockschaltbild
ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für eine Auswerteschaltung, Fig. 7 in Anlehnung an
die Darstellung gemäß Fig. 6 ein abgewandeltes Ausfuhrungsbeispiel für eine Auswerteschaltung
und Fig. 8 ein Anwendungs-Beispiel für eine Auswerteschaltung mit Verriegelungseingang.
-
Die in Fig. 1 skizzierte topfförmige Mine 1 ist auf ihrer Deckfläche
2 mit einer Zündeinrichtung 3 zur Abgabe eines Zündsignales 4 ausgestattet. Die
Zündeinrichtung 3 weist wenigstens ein Sensor-Kabel 5 auf, das elektrisch an eine
Auswerteschaltung 6 angeschlossen ist. Das gegenüberliegende, freie Ende 7 des Kabels
5 ist mit einem Schleudergewicht 8
verbunden. Dieses ist in einem
Richtrohr 9 angeordnet, das in einer Richtung zwischen der Ebene der Deckfläche
2 und dem Lot auf dieser Deckfläche 2 orientiert ist.
-
Wenn die Zündeinrichtung 3 der Mine 1 mit mehreren Richtrohren 9 ausgestattet
ist, sind diese einander im wesentlichen diametral entgegengesetzt bezüglich der
Minen-Längsachse orientiert. Wenn das Schleudergewicht 8 aus der ZUndeinrichtung
3, also aus dem Richtrohr 9, abgeschossen wird, zieht es den, z.B. aufgespulten,
Vorrat an Sensorkabel 5 mit sich, um das Kabel 5 gemäß dem Verlauf einer Wurfparabel
10 seitlich neben der Mine 1 auszustrecken. Vorzugsweise sind die Richtrohre 9 nicht
so orientiert, daß sich eine strahlenförmige Erstreckung der ausgeschleuderten Sensor-Kabel
5 ergibt; sondern derart, daß die ausgeworfenen Sensor-Kabel sich im wesentlichen
nur strahlenförmig über zwei einander diametral gegenüberliegende, relativ schmale
Kreisausschnitte um die Mine 1 herum erstrecken. Denn dadurch ergibt sich eine definierte
Wirkrichtung 11 für das Auslösen der Zündeinrichtung 3 bei Annäherung an die Mine
1 quer zu dieser Auswurf-Orientierung der Kabel 5 - bei definierter Möglichkeit
relativ ungefährlicher Annäherungsmöglichkeit an die Mine 1 in gewissem Abstand
von ihr quer zu dieser Wirkrichtung 11; was für die Möglichkeit einer Räumung solcher
Minen 1 durch Befugte, die über das Auswurf-Diagramm der Kabel 5 unterrichtet sind,
von Vorteil ist.
-
Das Sensor-Kabel 5 weist im wesentlichen zwei Leiter 12, 13 auf, zwischen
denen sich eine Isolation 14 mit druckabhängigen elektrischen Eigenschaften erstreckt.
Bei diesen Eigenschaften kann es sich um den elektrischen Widerstand handeln, der
die Größe des Leckstromes zwischen den Leitern 12,13 bestimmt;oder um die Dielektrizitätskonstante,die
die Kapazität
des Kabels 5 zwischen den Leitern 12, 13 und damit
bei Wechselspannungs-Speisung aus der Auswerteschaltung 6 eine Frequenzverschiebung
oder den kapazitiven Verluststrom, bei Gieichspannungsspeisung die Spannung zwischen
den Leitern 12, 13 bestimmt. Es ist aber auch eine Isolation 14 verwendbar, die
bei Druckbeanspruchung andere Feldgrößen, wie z.B. Parameter eines Magnetfeldes,
zwischen den Leitern 12, 13 verändert.
-
Vorzugsweise weist das Sensor-Kabel 5 einen Koaxial-Aufbau auf, bestehend
aus einem inneren Leiter 12 und einem diesen unter Zwischenlage der druckabhängigen
Isolation 14 zylindrisch umgebenden äußeren Leiter 13. Gegen störende externe Beeinflussungen
ist dieser Aufbau vorzugsweise noch von einem isolierenden Schutzmantel 15 umgeben.
Der äußere Leiter 13 besteht vorzugsweise aus einem Gewebegeflecht oder einem spiralförmig
aufgewickelten Streifen, also nicht aus einer durchgehend- zylindrischen Struktur;
damit das Sensor-Kabel 5 möglichst flexibel ist, sich also leicht im Innern des
Richtrohres 9 oder um dieses außen herum aufwickeln und bei Herauswerfen des Schleudergewichts
8 ohne Erfordernis großer Formveränderungsarbeit abwickeln und angenähert linear
auslegen lässt.
-
Die Zündeinrichtung 3 weist vorzugsweise einen Zeitverzögerungs-Initiator
16 auf, bei dem es sich um die Sicherheitseinrichtung der Hauptladung der Mine 1
selbst handeln kann.
-
Jedenfalls wird erst nach gewisser Zeitspanne ab Aussetzen der Mine
1 im Gelände eine Auswurfeinrichtung 17 initiiert; also nachdem die Verlege-Pioniere
den naheren Umkreis der Mine 1 bereits wieder verlassen haben. Die Auswurfeinrichtung
17 kann einen pyrotechnischen Treibsatz 18 oder einen Kraftspeicher 19 - beispielsweise
in der Form einer gespannten Druckfeder - aufweisen, die von dem Zeitverzögerungs-Initiator
16, beispielsweise also von einem Signal aus der Minenzünder-Sicherung, gestartet
werden.
-
Besonders vorteilhaft ist es, das Schleudergewicht 8 als Spulenträger
8 für das aufgewickelte Sensor-Kabel 5 auszubilden, welches vorzugsweise in den
Zwischenraum zwischen dem Richtrohr 9 und dem topfförmigen Spulenträger 8' eingespult
ist.
-
Denn dann ergibt sich eine große Masse für das Schleudergewicht 8
bei Erfordernis eines axial nur relativ kurzen Richtrohres 9; wobei der das aufgespulte
Sensor-Kabel 5 umgebende Spulenträger 8' zugleich als Schutz gegen mechanische und
sonstige externe Störeinflüsse auf das noch nicht ausgelegte Sensor-Kabel 5, beispielsweise
bei Depot-Lagerung der Zündeinrichtung 3, dient.
-
In der Auswerteschaltung 6 werden direkt oder indirekt die Feld-Eigenschaften
der Isolation 14 hinsichtlich ihrer zeitlichen Veränderung, also des zeitlichen
Gradienten überwacht und ausgewertet. Diese Auswertung beruht auf einer Messung
des Leckstromres zwischen den Leitern 12, 13 oder/und der dazwischen statisch oder
dynamisch feststellbaren Feldgrößen.
-
Dafür wird die Isolation 14 aus einer Speiseschaltung 20 über ein
Referenzelement 21 angesteuert, so daß eine HalbbrUcken-Auswertung der Eigenschaften
der Isolation 14 in einer Betriebs schaltung 22 erfolgt. Bei analoger Auswertung
der BrUkkenspannung 23 schließt sich eine Hochpaßschaltung 24 an, durch deren Zeitverhalten
sichergestellt ist, daß nur solche Eigenschafts-Schwankungen der Isolation 14 ausgewertet
werden, die ein bestimmtes Zeitverhalten aufweisen; wodurch stationäres Fehlverhalten
der Sensor-Kabel 5, beispielsweise infolge Kurzschlusses zwischen den Leitern 12,
13,für für die weitere Signalverarbeitung in der Auswerteschaltung 6 ohne Auswirkung
bleibt. Bei analoger Signalverarbeitung innerhalb der Auswerteschaltung 6 und bei
einer Mehrzahl von Sensor-Kabeln 5, die an die Auswerteschaltung 6 angeschlossen
sind,
ist es zweckmäßig, die Ausgangssignale der Hochpaß-Schaltungen
24 in einem Summierer 25 zusammenzufassen und als Summensignal 26 über einen Bandpaß
27 auf eine Schaltstufe 28 zu geben, welche gegebenenfalls das Zündsignal 4 abgibt.
Mittels des Bandpasses 27 werden nicht nur weitere - typischerweise niederfrequente
- Störeinflüsse auf das Verhalten der Isolation 14 des Kabels 5 unterdrückt, sondern
auch Summensignale 26, die aus zu rascher Veränderung der Eigenschaften der Isolation
14, also aus zu großem zeitlichem Gradienten herrühren. Letztere sind beispielsweise
gegeben, wenn nicht eine Person, sondern ein Fahrzeug die Isolation 14 zwischen
den Leitern 12, 13 bei Überfahren des Sensor-Kabels 5 nicht nur besonders kräftig,
sondern insbesondere auch besonders rasch komprimiert. In solchem Falle soll eine
Mine 1, die nicht auf Bekämpfung von (insbesondere gepanzerten) Fahrzeug gen dimensioniert
ist, nicht auslösen, die Auswerteschaltung 6 also kein Zündsignal 4 liefern.
-
Im Falle einer digitalen Signalverarbeitung in der Auswerteschaltung
6 ist den einzelnen Betriebs schaltungen 22 für die Sensor-Kabel 5 zweckmäßigerweise
ein Multiplexer 29 nachgeschaltet, der die für die Isolation 14 der einzelnen Kabel
5 momentan charakteristischen Brückenspannungen 23 in zyklischer Folge auf einen
Analog-Digital-Wandler 30 schaltet. In einem Prozessor 31 werden die digitalisierten
Momentanwerte zur Charakterisierung der Kabel-Isolationen 14 hinsichtlich ihrer
zeitlichen Gradienten und im Vergleich zu charakteristischen Schwellenwerten ausgewertet;
um wiederum das Zündsignal dann und nur dann auszugeben, wenn der zeitliche Gradient
der Veränderung der Eigenschaften der Isolation 14 von einem der Kabel 5 sowie der
absolute Betrag der Eigenschaften der Isolation 14 nicht zu groß und nicht zu klein
ist, sondern typisch ist für die Tritt-Kraft einer Per-
son, die
mit einem Fuß die Isolation zwischen den Leitern 12,13 infolge Auftretens auf eines
der herausgeschleuderten Kabel 5 gerade staucht. Die Auswurf-Weite der Kabel 5 liegt
also vorzugsweise in der Größenordnung des Wirk-Radius einer Mine 1.
-
Als zusätzliche Sicherung gegen Fehlabgabe von Zündsignalen 4 aufgrund
Beeinflussung der Isolation 14 nicht durch eine Person, sondern durch Fahrzeuge
oder andere Druckbean ruchungen, wie in der Nachbarschaft detonierende Minen 1,
ist es zweckmäßig,an der Auswerteschaltung 6 einen Verriegelungseingang 32 vorzusehen,
an dem ein Schwingungsaufnehmer 33 angeschlossen ist. Dieser, beispielsweise ein
Mikrophon, blockiert die Signalverarbeitung in der Auswerteschaltung 6, wenn sich
beispielsweise ein gepanzertes Fahrzeug der Mine 1 nähert oder in deren Nähe ein
anderer Munitionsartikel detoniert. Die Ansteuerung der Auswerteschaltung 6 infolge
Betretens des Kabels 5 durch eine Person wird also erst freigegeben, wenn solche
Umfeldgegebenheiten, während derer sich ohnehin keine abzuwehrende Person der Mine
1 annähert, abgeklungen sind und keine störende Beeinflussung der Kabel 5 mehr hervorrufen,
also nicht zu einer Fehlauslösung des Zündsignales 4 mehr führen können.
-
Besonders starke und deshalb meßtechnisch relativ leicht als Kapazitätsveränderungen
erfaßbare Beeinflussungen des elektrischen Feldes zwischen Koaxial-Leitern 12, 13
treten bei mechanischer Verformung der Geometrie der hohlzylindrischen Leitern 12,
13 unter Berucksichtigung insbesondere auch deren Abstands-Veränderung, auf. Andererseits
ergibt sich eine apparative Vereinfachung der Auswerteschaltung 6, wenn ein elektrisch
aktives Sensor-Kabel 5 Einsatz findet. Solches weist beispielsweise piezoelektrische
Partikel in der "Isolation"14 zwischen den Leitern 12, 13 auf; die bei Druckbeanspruchung
aufgrund Ladungsverschiebungen eine Spannung an die Auswerteschaltung 6 liefern,
also dann insoweit keiner aktiven Betriebsschaltung 22 mehr bedürfen.
-
Bezugszeichenliste 1 Mine 2 Deckfläche (von 1) 3 Zündeinrichtung
(auf 2) 4 Zündsignal (von 3 nach 1) 5 Kabel (als Sensor für 3) 6 Auswerteschaltung
(in 3 hinter 5) 7 freies Ende (von 5, 6 gegenüber) 8 Schleudergewicht (an 7) 8'
Spulenträger (als 8) 9 Richtrohr (auf 2 für 8) 10 Wurfparabel (von 8 mit 5) 11 Wirkrichtung
(gegen 1-5) 12 erster (innerer) Leiter (von 5) 13 zweiter (äußerer) Leiter (von
5) 14 Isolation (zwischen 12-13, ausgewertet in 6 für 4) 15 Schutzmantel (in 5,
12/14/13) 16 Zeitverzögertzgs-Initiator (für 17) 17 Auswurfeinrichtung (für&mit
5/7 aus 9) 18 pyrotechnischer Treibsatz (als 17) 19 Kraftspeicher (als 17) 20 Speiseschaltung
(für 14-23) 21 Referenzelement (zwischen 20 und 14) 22 Betriebsschaltung (für 21-14)
23 Brückenspannung (aus 21-14) 24 Hochpaßschaltung (hinter 20/23) 25 Summierer (hinter
24) 26 Suminensignal (von 25 an 27) 27 Bandpaß (zwischen 24/25 und 28/4) 28 Schaltstufe
(zur Abgabe von 4) 29 Multiplexer (zur Abfrage von 23) 30 Analog-Digital-Wandler
(hinter 29) 31 Prozessor (hinter 30 zur Abgabe von 4) 32 Verriegelungseingang (an
6) 33 Schwingungsaufnehmer (für 32)