DE3721379C1

DE3721379C1 - Device for triggering an explosive charge

Info

Publication number: DE3721379C1
Application number: DE19873721379
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Schauer
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1988-09-15

Abstract

A device in which a piezoelectric sensor cable (8) is used is specified for triggering an explosive charge. The sensor cable (8) lies on a fixed base (13) and is covered by a cover (14) which is mechanically robust but can be deformed. In the event of a sudden load on the sensor cable (8), in the case of which the cover (14) is deformed, the sensor cable (8) produces a voltage pulse which is passed via a cable (16) to trigger the explosive charge. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auslösen einer Sprengladung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for triggering an explosive charge according to the preamble of the claim 1.

Eine solche Vorrichtung geht aus der DE-AS 11 82 989 hervor.Such a device is known from DE-AS 11 82 989 forth.

Vorrichtungen zum Auslösen von Sprengladungen werden beispielsweise zum schnellen Aufblasen eine Prallsacks benötigt, der als Unfallschutz in Kraftfahrzeugen angebracht ist. Der "bewegbare Gegenstand" ist dann also beispielsweise ein Kraftfahrzeug. Die Sprengladung soll beim Aufprall des Kraftfahrzeugs gezündet werden. Sie bewirkt dann ein sehr schnelles Aufblasen des im Lenkrad untergebrachten Prallsacks, der als Prallschutz für den Führer des Kraftfahrzeugs dienen und diesen vor schwereren Verletzungen bewahren soll. Der bewegbare Gegenstand kann aber auch ein Sprengkörper oder ein Geschoß sein, beispielsweise das Geschoß einer Panzerfaust. Die Sprengladung wird in allen Fällen durch den Strom einer elektrischen Stromquelle ausgelöst, an welche der Zünder über geeignete Schaltelemente ständig angeschlossen ist. Die Gefahr von Fehlzündungen ist bei allen Systemen relativ groß, wenn nicht ein erheblicher Aufwand zu deren Vermeidung getrieben wird.Devices for triggering explosive charges are for example, for a quick inflation of an impact bag needed, which is attached as accident protection in motor vehicles is. The "movable object" is then, for example a motor vehicle. The explosive charge is said to impact the Motor vehicle are ignited. Then it causes a very rapid inflation of the housed in the steering wheel Impact bags, which serve as impact protection for the leader of the Serve motor vehicle and this from serious injuries should preserve. The movable object can also be a Explosive device or a projectile, for example that Projectile of a bazooka. The explosive charge is in all Cases by the current of an electrical power source triggered to which the detonator via suitable Switching elements is constantly connected. The danger of Misfire is relatively large in all systems, though not a major effort to avoid them becomes.

Bei der Vorrichtung nach der eingangs erwähnten DE-AS 11 82 989 sind Fehlzündungen durch den Einsatz des piezoelektrischen Bauteils als "Stromquelle" bzw. "Spannungsquelle" weitestgehend ausgeschlossen. Das piezoelektrische Bauteil ist hier ein Kristall, der erst bei schlagartiger Belastung einen Spannungsimpuls abgibt, durch den eine Sprengladung gezündet werden kann. Um zu verhindern, daß der Kristall ohne Abgabe eines Spannungsimpulses zerstört wird, ist er auf einem Stoßdämpfer aus deformierbarem Material angeordnet. Zur Auslösung eines wirksamen Spannungsimpulses sind über dem Kristall, auf der dem Stoßdämpfer abgewandten Seite desselben ein Stoßkopf und ein Hammer angeordnet, die in einer Führungshülse beweglich geführt sind. Durch diesen Aufbau ist die bekannte Vorrichtung aufwendig, kompliziert und nicht funktionssicher, da bereits eine geringe Verkantung des Stoßkopfes in der Führungshülse dessen Verklemmung bewirken kann. Ein auf denselben einwirkender Stoß wird dann nicht auf den Hammer übertragen, der damit nicht auf den Kristall schlagen kann. In diesem Fall wird kein Spannungsimpuls ausgelöst. Die Vorrichtung ist dann nicht funktionsfähig.In the device according to the aforementioned DE-AS 11 82 989 are misfires due to the use of the piezoelectric component as "current source" or "Voltage source" largely excluded. The piezoelectric component here is a crystal that is only at gives a voltage pulse by sudden load an explosive charge can be detonated. In order to prevent the crystal from being released without a Voltage pulse is destroyed, it is on one Shock absorbers made of deformable material. To Triggering an effective voltage pulse are above the Crystal on the side facing away from the shock absorber a shock head and a hammer arranged in it a guide sleeve are movably guided. Through this The construction of the known device is complex and complicated and not reliable, since it is already a low one Tilting of the push head in the guide sleeve thereof Jamming can cause. One acting on it Impact is then not transferred to the hammer, which is so can't hit the crystal. In this case no voltage pulse triggered. The device is then not operational.

Bei der Vorrichtung nach der US-PS 42 75 658 wird ebenfalls der Vorteil von piezoelektrischen Bauteilen ausgenutzt. Es sind hier in nach außen offenen Ausnehmungen eines Marschflugkörpers Folien aus piezoelektrischem Material angeordnet. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher ein solcher Marschflugkörper fliegt, werden die Folien durch Luftwirbel mehr oder weniger stark beaufschlagt. Sie liefern mehr oder weniger starke Spannungsimpulse, die zur Steuerung des Marschflugkörpers ausgenutzt werden.In the device according to US-PS 42 75 658 is also exploited the advantage of piezoelectric components. It are one here in recesses open to the outside Cruise missile foils made of piezoelectric material arranged. Depending on the speed with who flies such a cruise missile will be the Films caused by air swirls are more or less strong acted upon. They deliver more or less strong ones Voltage pulses used to control the cruise missile be exploited.

Aus der DE-Z "Markt und Technik", Nr. 14 vom 4. April 1986, Seiten 44 und 48 sind auch Sensorkabel mit piezoelektrischem Effekt bekannt. Sie bestehen beispielsweise aus einem metallischen Innenleiter, einer denselben umgebenden Isolierung aus einem speziellen Material und einem über der Isolierung liegenden Außenleiter. Die Isolierung besteht aus einem Polymer, beispielsweise aus Polyvinylidenfluorid, das einen piezoelektrischen Effekt aufweist. Das Sensorkabel erzeugt bei Zug-, Druck- oder Torsionsbelastung einen Spannungsimpuls, der zwischen Innenleiter und Außenleiter abgegriffen werden kann.From DE-Z "Markt und Technik", No. 14 of April 4, 1986, Pages 44 and 48 are also sensor cables with piezoelectric Effect known. For example, they consist of a metallic inner conductor, one surrounding it Insulation made of a special material and one over the Insulation outer conductor. The insulation consists of a polymer, for example from polyvinylidene fluoride, the has a piezoelectric effect. The sensor cable generates one under tensile, compressive or torsional loads Voltage pulse between the inner conductor and outer conductor can be tapped.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Auslösung einer Sprengladung durch elektrischen Strom anzugeben, die mit wenig Einzelteilen einfach aufgebaut ist, die funktionssicher ist und bei der die Gefahr von Fehlzündungen auf einfache Weise ausgeschlossen ist.The invention has for its object a device to trigger an explosive charge by electric current to be specified, which is simply constructed with few individual parts, which is reliable and at which the risk of Misfires are easily excluded.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is done according to the characteristic Features of claim 1 solved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung geht aus den Unteransprüchen hervor.An advantageous embodiment of the invention is shown in the Sub-claims emerge.

Bei dieser Vorrichtung ist die Sprengladung bzw. ihr Zünder an eine Spannungsquelle angeschlossen, die erst bei bestimmten Bedingungen wirksam wird, wie sie beispielsweise beim Aufprall des bewegbaren Gegenstandes auf ein Hindernis gegeben sind. Das piezoelektrische Sensorkabel wird bei diesem Aufprall so beaufschlagt, daß es einen elektrischen Spannungsimpuls abgibt, durch welchen die Sprengladung ausgelöst wird. Fehlzündungen sind ausgeschlossen, da die Spannungsquelle nicht dauernd vorhanden ist, sondern erst beim Aufprall erzeugt wird. Die Vorrichtung ist insgesamt sehr einfach aufgebaut, da sie nur aus dem Sensorkabel, der membranartigen Abdeckung und der elastischen Schicht besteht. Bewegliche Teile zur Beaufschlagung des Sensorkabels sind nicht vorhanden. Die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung ist also jederzeit gewährleistet. Bei richtiger Dimensionierung der Abdeckung und der elastischen Schicht kann außerdem leicht sichergestellt werden, daß kleinere Belastungen der Abdeckung bzw. des Sensorkabels nicht zum Auslösen der Sprengladung führen.
In this device, the explosive charge or its detonator is connected to a voltage source, which is only effective under certain conditions, such as those that occur, for example, when the movable object hits an obstacle. During this impact, the piezoelectric sensor cable is acted on in such a way that it emits an electrical voltage pulse, by means of which the explosive charge is triggered. Misfires are impossible because the voltage source is not constantly present, but is only generated on impact. Overall, the device has a very simple structure, since it consists only of the sensor cable, the membrane-like cover and the elastic layer. There are no moving parts to act on the sensor cable. The functionality of the device is therefore guaranteed at all times. If the cover and the elastic layer are dimensioned correctly, it can also be easily ensured that minor loads on the cover or the sensor cable do not lead to the detonation of the explosive charge.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenEmbodiments of the subject matter of the invention are in the Drawings shown. Show it

Fig. 1 und 2 zwei unterschiedliche Gegenstände mit einer Vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 and 2, two different objects with a device according to the invention,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein für die Vorrichtung verwendbares Sensorkabel in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 shows a cross section through a suitable apparatus for the sensor cable in enlarged representation,

Fig. 4 und 5 zwei unterschiedliche Ansichten der Vorrichtung. FIGS. 4 and 5 show two different views of the apparatus.

In einem in Fig. 1 schematisch angedeuteten Fahrzeug 1 ist im Lenkrad 2 eine nicht dargestellte Sprengladung zum Aufblasen eines Prallsacks vorhanden. Zum Auslösen wird eine Vorrichtung 3 eingesetzt, deren genauerer Aufbau aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht. Die Vorrichtung 3 ist an der Vorderseite des Fahrzeugs 1 montiert, beispielsweise in der Stoßstange oder zumindest in Höhe der Stoßstange. Sie ist über eine Leitung 4 mit der Sprengladung bzw. deren Zünder verbunden. Es können auch zwei oder mehr Vorrichtungen 3 an einem Fahrzeug 1 angebracht werden.In a schematically indicated in Fig. 1 vehicle 1 in the steering wheel 2 is an explosive charge, not shown, for inflating an impact cushion is present. A device 3 is used for triggering, the more precise structure of which can be seen from FIGS. 4 and 5. The device 3 is mounted on the front of the vehicle 1 , for example in the bumper or at least at the height of the bumper. It is connected via a line 4 to the explosive charge or its detonator. Two or more devices 3 can also be attached to a vehicle 1 .

Die in Fig. 2 schematisch angedeutete Panzerfaust 5 ist an ihrer Spitze ebenfalls mit einer Vorrichtung 3 ausgerüstet, die sich hier am freien Ende eines zur Panzerfaust 5 gehörenden Stabes oder Rohres befindet. Sie dient zum Auslösen einer Sprengladung 6, mit welcher sie über eine Leitung 7 verbunden ist.The bazooka 5 indicated schematically in FIG. 2 is also equipped at its tip with a device 3 , which is located here at the free end of a rod or pipe belonging to the bazooka 5 . It is used to trigger an explosive charge 6 , to which it is connected via a line 7 .

Zu der Vorrichtung 3 gehört ein Abschnitt eines piezoelektrischen Sensorkabels 8, dessen Aufbau im Querschnitt beispielsweise aus Fig. 3 hervorgeht. In einer einfachen Ausführungsform besteht das Sensorkabel 8 aus einem Innenleiter 9, einer denselben umgebenden Isolierung 10 und einem Außenleiter 11, der beispielsweise als Geflecht oder Metallschicht ausgebildet sein kann. Eine Metallschicht kann beispielsweise galvanisch auf der Isolierung 10 abgeschieden werden. Innenleiter 9 und Außenleiter 11 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Für die Isolierung 10 wird ein Piezopolymer verwendet, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid. Zwischen Isolierung 10 und Außenleiter 11 kann auch noch eine Graphitschicht angeordnet sein. Über dem Außenleiter 11 kann ein isolierender Schutzmantel liegen.The device 3 includes a section of a piezoelectric sensor cable 8 , the structure of which can be seen in cross section from FIG. 3, for example. In a simple embodiment, the sensor cable 8 consists of an inner conductor 9 , an insulation 10 surrounding the same, and an outer conductor 11 , which can be formed, for example, as a braid or metal layer. A metal layer can, for example, be electrodeposited on the insulation 10 . Inner conductor 9 and outer conductor 11 are preferably made of copper. A piezopolymer, such as polyvinylidene fluoride, is used for insulation 10 . A graphite layer can also be arranged between the insulation 10 and the outer conductor 11 . An insulating protective jacket can lie over the outer conductor 11 .

Das Sensorkabel 8 ist in einem Gehäuse 12 angeordnet, in dem es auf einer festen Unterlage 13 liegt, die bei einer Druckbelastung genügend Festigkeit hat, um nicht sofort nachzugeben. Das Sensorkabel 8 ist auf der Unterlage 13 in mindestens einer kreisförmigen Windung angeordnet. In bevorzugter Ausführungsform ist das Sensorkabel 8 entsprechend Fig. 5 nach Art eines Federhauses gewickelt. Es soll dabei mindestens zwei Windungen aufweisen und vorzugsweise die gesamte Fläche der Unterlage 13 ausfüllen.The sensor cable 8 is arranged in a housing 12 , in which it lies on a solid base 13 , which has sufficient strength when subjected to pressure in order not to yield immediately. The sensor cable 8 is arranged on the base 13 in at least one circular turn. In a preferred embodiment, the sensor cable 8 is wound according to FIG. 5 in the manner of a barrel. It should have at least two turns and preferably fill the entire surface of the base 13 .

Über dem Sensorkabel 8 ist eine mechanisch stabile Abdeckung 14 angebracht, die relativ dünn (membranartig) aber ausreichend fest ausgebildet ist, um sicherzustellen, daß kleinere Belastungen in Richtung des Pfeiles 15 nicht zur Auslösung der Sprengladung 6 führen. Die Sprengladung 6 soll auf jeden Fall erst bei einer einzustellenden Mindestbelastung ausgelöst werden. Um kleinere Belastungen unschädlich zu machen, wird neben der richtigen Dimensionierung der Abdeckung 14 auf der Unterlage 13 zusätzlich eine elastische Schicht angebracht, gegen die das Sensorkabel 8 gegebenenfalls gedrückt wird.Above the sensor cable 8 , a mechanically stable cover 14 is attached, which is relatively thin (membrane-like) but sufficiently firm to ensure that smaller loads in the direction of the arrow 15 do not lead to the triggering of the explosive charge 6 . The explosive charge 6 should in any case only be triggered at a minimum load to be set. In order to make minor loads harmless, in addition to the correct dimensioning of the cover 14 , an elastic layer is additionally applied to the base 13 , against which the sensor cable 8 is pressed, if necessary.

Größere Belastungen des Sensorkabels 8, wie sie beispielsweise beim Auftreffen des Fahrzeugs 1 oder der Panzerfaust 5 auf ein Hindernis entstehen, führen zu einer Verformung bzw. Zerstörung der Abdeckung 14, so daß auf das Sensorkabel 8 eine Druckbelastung ausgeübt wird. Von dem Sensorkabel 8 wird dann ein Spannungsimpuls erzeugt, der zwischen seinem Innenleiter 9 und seinem Außenleiter 11 abgegriffen werden kann. Die Sprengladung 6 bzw. deren Zünder sind über eine Leitung 16 mit dem Sensorkabel (8) verbunden, so daß der Spannungsimpuls zur Auslösung der Sprengladung 6 führt.Larger loads on the sensor cable 8 , such as occur when the vehicle 1 or the bazooka 5 hits an obstacle, lead to a deformation or destruction of the cover 14 , so that a pressure load is exerted on the sensor cable 8 . A voltage pulse is then generated by the sensor cable 8 and can be tapped between its inner conductor 9 and its outer conductor 11 . The explosive charge 6 or its detonator are connected to the sensor cable ( 8 ) via a line 16 , so that the voltage pulse leads to the triggering of the explosive charge 6 .

Claims

1.Device for triggering an explosive charge by electric current, in which the explosive charge is arranged in an object which can be moved in a predetermined position in any direction and on the front side of which is in the direction of movement with the interposition of a deformable layer on a solid base with the Explosive charge or its igniter connected piezoelectric component is arranged, over which a mechanically stable cover is attached, characterized in that

- That the piezoelectric component is designed as a sensor cable ( 8 ) which bears on the deformable layer with at least one circular turn,
- that the deformable layer consists of elastic material,
- That the cover ( 14 ) is membrane-like and deformable when suddenly loaded and
- That the cover ( 14 ) and / or the elastic layer are dimensioned so that the explosive charge ( 6 ) is triggered only at a predetermined, adjustable minimum load.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sensor cable ( 8 ) is wound in the manner of a barrel with at least two turns which rest on the deformable layer.