DE3434100A1 - Geschosszuender - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Geschoß­ zünder nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere bei Artilleriegeschossen größeren Kalibers ist es bekannt, durch Drehung der Geschoßspitze mit einem Zünderstellschlüssel die Laufzeit eines in dem Geschoß eingebauten mechanischen Uhrwerkszünders einzustellen, wobei die eingestellte Laufzeit an einer außen am Geschoß angebrachten Skala abgelesen werden kann.

In neuerer Zeit werden derartige Geschosse auch mit elektronischen Laufzeitzündern versehen, wobei die Lauf­ zeit des Zünders entweder über eine Leitung oder induktiv über eine in der Zünderspitze eingebaute Spule mittels einer Tempiersequenz in Form einer codierten Impulsfolge einge­ geben wird.

Von der militärischen Seite wäre ein Zünder wünschenswert, dessen Laufzeit sowohl mechanisch als auch elektrisch einstellbar bzw. programmierbar wäre. Kostengründe standen jedoch bislang der Verwirklichung eines mechanischen Uhr­ werkszünders und eines elektronischen Zünders in dem gleichen Geschoß entgegen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Geschoßzünder anzugeben, der mechanisch einstellbar ist, ohne daß es eines aufwendigen Uhrwerkszünders bedarf. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vor­ teilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Geschoß­ zünders sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß sie bei einem bereits vorhandenen elektronischen Laufzeit­ zünder praktisch ohne wesentliche Zusatzkosten realisiert werden kann, da der bereits vorhandene Mikrocomputer auch die Verarbeitung des gray codierten Drehstellungsignales mit übernehmen kann.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Geschoßzünders;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch den Geschoß­ zünder gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 eine detallierte Schaltungsanordnung des er­ findungsgemäßen Geschoßzünders.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der erfindungsgemäße Geschoßzünder eine die Laufzeit vorgebende Zentralelektronik 10 in Form eines Mikrocomputers mit entsprechender peripherer Be­ schaltung, wobei die Laufzeit über noch näher zu be­ schreibende elektronische und mechanische Mittel, die in Fig. 1 durch die Blöcke 12 und 14 angedeutet sind, eingebbar ist. Für den Fall, daß weder eine Laufzeit mechanisch noch elektrisch eingestellt worden ist, arbeitet der Geschoßzünder als Aufschlagzünder, wobei der Auf­ schlag des Geschosses durch einen Aufschlagsensor 16 er­ faßt wird. Die Zentralelektronik 10 arbeitet auf einen Zündkreis 18,und eine Sicherungseinrichtung 20 schafft eine Vorrohrsicherheit in bekannter Weise, wobei sie über Schalter S 1 und S 2 eine Primärbatterie 22 erst dann an die Zentralelektronik 10 anschließt, wenn das den Zünder tragende Geschoß bereits abgeschossen ist.

Wesentlich für den vorliegenden Geschoßzünder ist, daß die Tempierung sowohl mechanisch mittels eines Zünder­ stellschlüssels als auch kontaktlos induktiv mit einer bekannten Tempiersequenz vorgenommen werden kann. Im Grunde genommen, können beide Tempierungen vorliegen, wobei für den Fall, daß eine mechanische Tempierung vorgenommen wurde und diese mehr als 2 Sekunden beträgt, die mechanische Tempierzeit übernommen wird. Liegt eine solche mechanische Tempierung nicht vor, so wird abgefragt, ob die elektronische Tempierung mehr als 2 Sekunden beträgt, und wenn dies der Fall ist, so wird diese Tempierung übernommen. Liegt weder eine mechanische noch eine elektrische Tempierung mit der geforderten Minimal­ zeit vor, so wird der Geschoßzünder als Aufschlagzünder be­ trieben.

In Fig. 2 ist der mechanische Aufbau des Geschoßzünders dar­ gestellt. Die Geschoßspitze 24 ist drehbar und besteht aus drei Teilen 26, 28 und 30, wobei zwischen dem ersten und zweiten Teil die auswechselbare Batterie 22 angeordnet ist. Der zweite Teil 28 besteht aus Kunststoff und weist eine eingebaute Empfangsspule 32 auf, über die die Programmiersequenz bei elek­ tronischer Programmierung empfangen wird. Der dritte Teil 30 ist in bekannter Weise mit einem Einstellzeiger bzw. Pfeil ver­ sehen, der auf eine an einem ortsfesten Gehäuse 36 angebrachte Skala zeigt und dadurch die eingestellte Zeit abzulesen gestat­ tet. Alle drei Teile 26-30 sind miteinander verbunden, so daß sie gemeinsam bei einer Zündereinstellung gedreht werden.

Mit dem Kunststoffteil 28 ist eine Welle 34 verbunden, die zentral nach hinten in das ortsfeste Gehäuse 36 ragt, welches Gehäuse 36 in seinem hinteren Teil die Sicherungseinrichtung 20 aufweist.

Die Welle 34 trägt an ihrem hinteren Ende eine Codierscheibe 38, die elf Spuren gemäß einem Gray-Code aufweist. Unter der Co­ dierscheibe 38 sind in einem Trägerblock 40 elf Infrarot-Sender 42 angeordnet, deren über die Codierscheibe 38 codierten Sig­ nale durch eine entsprechende Anzahl von Infrarot-Empfängern 44 auf einer über der Codierscheibe angeordneten Schaltungspla­ tine 46 empfangen werden. Eine zwischen Sender und Empfänger angeordnete zusätzliche Lichtsmaske 48 dient hierbei der Aus­ blendung von Streulicht. Selbstverständlich könnte auch das Licht eines einzigen Lichtsenders über eine Lichtkuppel auf die Codier­ scheibe geworfen werden oder über Lichtleitfaser jeweils den entsprechenden Spuren der Codierscheibe zugeführt werden.

Fig. 3 zeigt in näheren Einzelheiten die Schaltungsan­ ordnung, die auf der Schaltungsplatine 46 gemäß Fig. 2 angeordnet ist. Diese Schaltungsanordnung sei im folgenden in ihrem Aufbau und ihrer Funktion näher beschrieben: Zunächst sei die elektronische Tempierung betrachtet. Hierbei wird von einem Programmiergerät ein Wechselfeld mit einer Frequenz von 100 kHz angelegt, das durch einen Schwingkreis bestehend aus der Spule L 2 und dem Konden­ sator C 9 empfangen wird und nach Gleichrichtung durch die Dioden CR 2 und CR 3 einen Kondensator C 8 auflädt, wo­ durch ein Feldeffekttransistor Q 2 durchgesteuert wird. Durch die Aufsteuerung des Feldeffekttransistors Q 2 gelangt die durch eine Primärzelle G 1 vorgegebene Batterie­ spannung an den Anschluß 40 des Mikrocomputers U 1. Hierauf schwingt ein Oszillator an, der aus einem Quarz Y 1, einem Widerstand R 7 und Kondensatoren C 5, C 6 besteht. Nach Ab­ lauf einer Initialisierungszeit von 500 ms kann am Anschluß 13 des Mikrocomputers U 1 über eine die Bauelemente R 15, Q 5, R 13 und C 7 aufweisende Programmierlogik das der Lauf­ zeit entsprechende und durch die Programmiersequenz vor­ gegebene Bitmuster seriell eingelesen werden.

Nach der eigentlichen Programmierung wird von dem Program­ miergerät weiterhin eine Frequenz von 100 kHz empfangen. Entsprechend der Programminformation, die an dem Anschluß 13 des Mikrocomputers U 1 eingelaufen ist, wird über den Ausgang 15 des Mikrocomputers U 1 der Feldeffekttransistor Q 6 zyklisch angesteuert. Der hierdurch bewirkte Kurz­ schluß am Schwingkreis L 2/C 9 wird über die Phasenverschiebung in der Senderspule des Programmiergerätes als eine vom Mikrocomputer U 1 ausgegebene Information sensiert und mit der Einstellung am Programmiergerät verglichen (Talkback), woraufhin das Ergebnis der Programmierung als positiv oder negativ angezeigt wird. Danach wird das von dem Program­ miergerät ausgegebene magnetische Wechselfeld abgeschaltet.

Der Feldeffekttransistor Q 2, der von dem aufgeladenen Kondensator C 8 angesteuert wird und die Spannungsver­ sorgung des Mikrocomputers U 1 gewährleistet, bleibt solange durchgeschaltet bis die vorgegebene Informations­ speicherzeit abgelaufen ist.

Über den Ausgang 14 des Mikrocomputers U 1 wird die aus den Komponenten Q 3, C 4, CR 4, R 10, R 11 und R 12 bestehende Informationsspeicherschaltung angesteuert und hierdurch der Kondensator C 8 entladen. Daraufhin sperrt der Feld­ effekttransistor Q 2, wodurch die Spannungsversorgung des Mikrocomputers U 1 abgeschaltet und die vorher eingegebene Laufzeit gelöscht wird. Die Zeitkonstante der Informa­ tionsspeicherschaltung ist hierbei so gewählt, daß mit Sicherheit auch ohne eine weitere Ansteuerung des Feld­ effekttransistors Q 3 der Kondensator C 8 sicher entladen wird.

Im Gegensatz zur elektronischen Einstellung der Laufzeit muß bei einer mechanischen Tempierung die Zünderspitze mit einem Zündereinstellschlüssel verdreht werden, um die gewünschte Flugzeit des Geschosses im voraus einzustellen. Die Übernahme dieser eingestellten Flugzeit wird erst nach dem Abschuß des Geschosses und dem Zuschalten der Batterie durch die Sicherungseinrichtung durchgeführt.

Mit dem Zuschalten der Primärbatterie G 1 über die Sicher­ heitsschalter S 1 und S 2, die von der Sicherungseinrichtung betätigt werden, wird der Mikrocomputer U 1 initialisiert und zugleich der Zündkreis an Spannung gelegt.

Die durch Verdrehung der Zünderspitze mechanisch einge­ stellte Laufzeit wird nach dem Abschuß und erfolgter Initialisierung des Mikrocomputers U 1 in folgender Weise ausgewertet:

Über den Anschluß 18 des Mikrocomputers U 1 wird zunächst der Feldeffekttransistor Q 4 angesteuert, wodurch die Empfangsanordnung von Infrarotdioden an Spannung gelegt wird und dem Mikrocomputer eine entsprechende 11 Bit- Information im Gray-Code zugeführt wird. Diese Informa­ tion ist abhängig von der Stellung der Codierscheibe. Über die Eingänge 4-11 und 26-28 des Mikrocomputers U 1 wird diese Information eingelesen und nach Umwandlung des Gray-Codes in den Binärcode wird die abgetastete Laufzeitinformation im nicht-dargestellten Flugzeit­ speicher abgelegt.

Wird nun das den Zünder aufweisende Geschoß innerhalb der Informationsspeicherzeit abgeschossen, so wird das Schließen der Schalter S 1 und S 2 am Anschluß 12 des Mikrocomputers U 1 sensiert und sodann die Abfrage vorge­ nommen, ob eine mechanische Tempierung oder eine elektronische Tempierung vorliegt. Vorrang besitzt hier­ bei immer die mechanische Temperiung. Ist der Zünder weder mechanisch noch elektronisch tempiert, so kommt die Aufschlagfunktion zur Geltung.

Sofort nach dem Abschuß des Geschosses wird ein Zeitgeber im Mikrocomputer U 1 initialisiert und freigegeben. Hiermit wird erreicht, daß die Zeit vom Abschuß bis nach dem Einlesen der elektronisch oder mechanisch vorgenommenen Tempierung in den Flugzeitspeicher in der Gesamtflugzeit berücksichtigt wird. Die Zündenergie wird durch einen Sperrschwinger erzeugt, der aus den Komponenten L 1, CR 1, Q 1 und R 5 besteht, wobei der Feldeffekttransistor Q 1 vom Ausgang 16 des Mikrocomputers U 1 angesteuert wird. Die Zündenergie wird zu folgenden Zeiten am Zündkondensator C 1 bereitgestellt:.

Bei Aufschlagzündung mit oder ohne Verzögerung - 500 ms nach dem Abschuß.

Bei durch elektronische oder mechanische Tempierung vor­ gegebener Laufzeitfunktion - Flugzeit minus 4 sec. Ab diesem Zeitpunkt ist bei vorzeitigem Aufschlag die Aufschlag­ zünderfunktion wirksam.

Bei einer Aufschlagzünderfunktion wird über einen Beschleunigungssensor S 3 der Aufschlag über den Widerstand R 6 am Anschluß 2 des Mikrocomputers U 1 sensiert.

Das Ende der Flugzeit bzw. der Beginn der Zündenergie­ erzeugung wird in bekannter Weise durch das Zurückzählen des Flugzeitspeichers erreicht. Die Zündung erfolgt sowohl bei Aufschlagzünderfunktion als auch bei Laufzeit­ funktion über den Anschluß 17 des Mikrocomputers U 1, wobei die Zündschaltung aus den Komponenten CR 4, R 1, R 4, C 1 und C 2 besteht und die Zündung durch Entladen des Zündkondensators C 1 auf den Detonator eingeleitet wird.

Claims (8)

1. Geschoßzünder mit einer Einrichtung zur mechanischen Ein­ stellung der Laufzeit durch entsprechende Drehung eines Teiles im Bereich der Geschoßspitze und Einwirkung auf einen Zeitgeber, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem drehbaren Teil (28) eine abtastbare Codierscheibe (38) verbunden ist und eine Zentralelektronik (10) die Drehstellung der Codierscheibe in ein Laufzeitsignal umwandelt.

2. Geschoßzünder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Codierscheibe (38) eine Codierung gemäß dem Gray-Code aufweist und daß eine optische Sende/Empfangseinrichtung (42, 44) für die Ab­ tastung der Codierscheibe angeordnet ist.

3. Geschoßzünder nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektrische Schaltung einen Mikrocomputer (U 1) aufweist, der die parallel empfangenen im Gray-Code codierten Signale in den Binär­ code umsetzt und einen Zeitspeicher entsprechend ein­ stellt, der durch die Impulse eines Taktoszillators (Y 1, R 7, C 5, C 6) zurückgezählt wird.

4. Geschoßzünder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine Sicherungs­ einrichtung (20), über die nach dem Abschuß des Geschosses eine Primärbatterie (22, G 1) mittels Schalter (S 1, S 2) an die Zentralelektronik (10) und an einen Zündkreis (18) an­ geschlossen wird.

5. Geschoßzünder nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mikrocomputer (U 1) nach seinem Anschluß an die Primärbatterie (22) und nach seiner Initialisierung die Einlesung des durch die Codier­ scheibe codierten Signales (Bits 1-11) veranlaßt, indem ein durch den Mikrocomputer angesteuertes Schaltelement (Q 4) die Sensoren an Spannung legt.

6. Geschoßzünder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine elektro­ nische Tempierung über eine einen Teil eines Schwing­ kreises (L 2/C 9) bildende Empfangs- bzw. Sendespule, der eine hochfrequente Tempiersequenz zugeführt wird.

7. Geschoßzünder nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein von der demodulierten und gleichgerichteten Tempiersequenz gesteuertes Schalt­ element (Q 2) angeordnet ist, um während der elektrischen Tempierung den Mikrocomputer (U 1) an die Primärbatterie (G 1) anzuschließen.

8. Geschoßzünder nach Anspruch 7, gekennzeich­ net durch ein zyklisch von dem Mikrocomputer (01) ansteuerbares Schaltelement (Q 6) zum Kurzschluß des Schwingkreises (C 9/L 2) und zur Rückmeldung des einge­ stellten Laufzeitwertes an ein Programmiergerät.