DE3800328C2 - Projektil mit elektronischer Zünderschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Projektil gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Ein solches Projektil ist aus der DE 36 08 166 C1 bekannt. Dort wird darauf verzichtet, durch aufwendigere Einbaumaßnahmen die außerordentlich hohen beim Abschuß des Projektils auf beispielsweise einen frequenzbestimmenden Kondensator einwirkenden Beschleunigungskräfte abzuleiten, vielmehr wird dort die für die Frequenzkonstanz abträgliche mechanische Wirkung elektrisch dadurch weitestgehend kompensiert, daß die Kräfte gegensinnig auf die frequenzbestimmenden Bauteile und dabei insbesondere auf einen Kondensator einwirken. Das erfolgt dadurch, daß ein Einbau frequenzbestimmender Bauelemente jeweils teilweise längs und teilweise quer zur Geschoßlängs- oder Abschußrichtung erfolgt, so daß im Falle eines Kondensators gleichzeitig eine Zunahme der Kapazität durch Annäherung ihrer Elektroden wie auch eine Abnahme der Kapazität durch Vergrößerung des wirksamen Elektrodenabstandes hervorgerufen wird, wobei beide Kondensatoren zusammen die frequenzbestimmende Kapazität einer Oszillatorschaltung ergeben.

Projektile mit elektronischer Zünderschaltung und insbesondere mit optoelektronischem Abstandszünder sind aus der FR 2 382 672 und insbesondere aus der US 4 332 468 bekannt, bei der die Zünderschaltung aus einem optronischen Empfänger für reflektierte Energie angesteuert wird, um in einem optimalen Abstands­ bereich vor dem reflektierenden Zielobjekt die gegen dieses Zielobjekt gerichtete Wirkladung zu zünden. Bei dem Projektil kann es sich um einen etwa als Granate verschossenen oder um einen nach Art einer Panzerfaust mit Nachbrenner-Antrieb ausgestatteten Munitionsartikel handeln. Die Kinematik der Projektilbewegung bedingt erhebliche mechanische Beanspruchungen der in das Projektil eingebauten Funktions­ teile, sei es aufgrund der Abschuß-Beschleunigung, sei es aufgrund von Treibsatz-Inhomogenitäten, die zu schwankenden Abbrandgegeben­ heiten und damit über schwankende Antriebskräfte zu körperschall­ ähnlich auftretenden mechanischen Schwingungen führen. Diese können recht große Beträge annehmen, insbesondere wenn mit Nachbrenner ausgestattete Projektile eine relativ kleine Masse haben.

Aus den Körperschallschwingungen können bei mechanisch empfindlichen Bauteilen und Schaltungs-Aufbauten entsprechende Störungen infolge vorübergehender Veränderungen der elektrisch wirksamen Bauteile- Charakteristiken nach Art einer belastungsabhängigen mechanisch elektrischen Modulation resultieren, die Fehlfunktionen der Zünder­ schaltung und damit des Munitionsartikels insgesamt zur Folge haben können.

Besonders empfindlich gegen mechanische - zumal gegen wechselnde mechanische - Beanspruchungen sind Kondensatoren, die sich in der Praxis in Filter-Eingangsschaltungen zum Aussieben störender Signal­ komponenten vor der Verarbeitung der Nutzinformation nicht vermeiden lassen.

In dem Beitrag "Abstandszünder für Lenkflugkörper" von J. A. Elphick in Internationale Wehrrevue 1972/Heft 2 Seiten 144/145 ist angesprochen, daß Zünder- Baugruppen vielfach in Epoxy-Harz eingebettet seien. Gemäß der DE 34 01 513 A1 ist die elektronische Zündschaltung eines Projektils in einen Kunststoff- Hartschaumblock eingeschäumt, welcher von flächigen elastischen Dämpfungskörpern im Zündergehäuse allseitig umschlossen wird. Dagegen ist es zur mechanischen Entlastung von Kondensatoren aus der US 4 467 401 bekannt, das Bauelement in eine Schrumpfhülle einzufassen, die ihrerseits erst auf den Schaltungträger aufgeklebt wird; mit freitragendem Verlauf der Anschlußelektroden aus der Schrumpfhülle heraus zum Schaltungsträger. Eine derartige schockentkoppelte Bau­ elementen-Montage wirkt aber im wesentlichen nur entlastend hinsichtlich der Beanspruchung der Anschlußelektroden durch die einmalige, sehr große beim Abschuß aus einem Waffenrohr auftretende Beschleunigung. Danach noch (flugbedingt oder antriebsbedingt) auftretende Geschwindig­ keitsschwankungen werden als nur geringfügig gedämpfte mechanische Schwingungen auf die Elektrodenstruktur des kapazitiven Bauelementes übertragen und haben deshalb entsprechend zeitlich schwankende elek­ trische Eigenschaften (hier: Kapazitätswerte) zur Folge. Daraus resultiert ein zeitlich nicht-konstantes Übertragungsverhalten bei­ spielsweise der kapazitiven Eingangsfilterschaltungen und somit ein dem eigentlich nur interessierenden Sensorsignal überlagertes, zu Fehlfunktionen führendes Störsignal.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Projektil gattungsgemäßer Art derart auszustatten, daß seine Zünderschaltung nicht nur in Hinblick auf die beim Abschuß einmalig auftretende große mechanische Beanspruchung störungsfrei arbeitet, sondern insbesondere auch danach während flugbedingt auf­ tretender mechanischer Schwingungen nach Art von Körperschallein­ flüssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Kennzeichnungsmaßnahmen des Anspruches 1 getroffen werden.

Nach dieser Lösung sind die erschütterungsempfindlichen Bauelemente insgesamt schockresistent in Kunstharz vergossen; so daß in guter Näherung die gleiche mechanische Beanspruchung unmittelbar neben­ einander angeordneter Bauelemente gleicher Art und Dimensionierung gleiche elektrische Folgen hat. Diese elektrischen Stör-Auswirkungen lassen sich deshalb bei Gegeneinanderschaltung bzw. Substraktion der entsprechenden Signale kompensieren. So läßt sich insbesondere ein im Ergebnis gegen Körperschallschwingungen kompensierter Konden­ sator-Tiefpaß als Eingangsschaltung einer Projektil-Zünderschaltung realisieren.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammen­ fassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevor­ zugten Realsierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

Es zeigt:

Fig. 1 im einpoligen Blockschaltbild eine Tiefpaß-Eingangs­ schaltung eines optronischen Projektil-Zünders und

Fig. 2 einen Verbundblock der maßgeblichen Kapazitäten und Kompensationskapazitäten der Eingangsschaltung gemäß Fig. 1.

Ein mit einer Antriebseinrichtung 10 ausgestattetes Projektil 11 weist eine elektronische Zünderschaltung 12 mit einem Zündauslöse- Sensor 13 als seinem durch Einstrahlung 14 steuerbaren Schaltelement auf, etwa mit der Empfangsdiode eines optronischen Abstandszünders. Dieser Sensor 13 bildet zusammen mit einem Vorwiderstand 15 einen Spannungs­ teiler 16, dessen Abgriffpotential 17 sich einstrahlungsabhängig verändert. Über einen Entkopplungskondensator 18 als Gleichspannungs­ sperre wird die Potentialschwankung als Sensorsignal 19 einem Eingangs­ verstärker 20 zugeführt, der als Operationsverstärker 21 mit Tief­ paß-Beschaltung 22, bestehend aus Rückkopplungswiderstand 23 und Querkapazität 24, ausgelegt ist.

Eine Kompensationsschaltung K bildet den Spannungsteiler 16 mit einem Sensor-Ersatzwiderstand 25 nach, so daß hier ein konstantes Abgriffpotential 17 herrscht und deshalb der Entkopplungskondensator 18k insoweit kein Signal 19k auf die Querkapazität 24k liefert. Über einen nicht-invertierend beschalteten Entkopplungsverstärker 26 ist die Kompensationsschaltung K auf den inversen Eingang des Operationsverstärkers 21 für das Sensorsignal 19 geschaltet.

Wenn die Kapazitäten und ihre Kompensationskapazitäten (18/18k; 24/24k) elektrisch und mechanisch jeweils gleich ausgelegt und in möglichst starrer mechanischer Kopplung (also dicht beieinander auf dem selben Schaltungsträger) angeordnet sind, erfahren sie die in Abhängigkeit von den Betriebsgegebenheiten auftretenden mechanischen (Schock-) Beanspruchungen in gleicher Weise, so daß ihre elektrischen Eigenschaften sich in gleicher Weise ändern. Die daraus resultierenden, körperschall-bedingten Störsignale 27 treten also an den Kapazitäten 18, 24 der Zündschaltung 12 in gleicher Weise wie an den Kompensations­ kapazitäten 18k, 24k der Kompensationsschaltung K auf. Aus letzteren resultiert ein Kompensationssignal 28, das im Eingangsverstärker 20 gegensinnig zum Störsignal 27 der Zündschaltung 12 verarbeitet wird und dieses damit weitestgehend kompensiert.

Am Ausgang 29 der Zündschaltung 12 steht deshalb das vom Körperschall praktisch nicht gestörte Sensorsignal 19 zur Weiterverarbeitung in einer Logik-Zündauslöseschaltung (in der Zeichnung nicht berück­ sichtigt) an.

Für die zur guten Kompensation anzustrebende starre mechanische oder Körperschall-Kopplung der störempfindlichen Kapazitäten und ihrer Kompensationskapazitäten ist gemäß Fig. 2 zweckmäßigerweise ein eigener, stabiler Unterbaugruppen-Träger 30 vorgesehen, auf dem die zur Kompensation einander zugeordneten Kapazitäten, in paar­ weise gleicher räumlicher Anordnung, dicht benachbart montiert und dann in eine Kunstharz-Vergußmasse 31 starr eingegossen sind.

Um die Kompensations-Güte der beschriebenen Schaltungsmaßnahmen auf einfache Weise - und ohne das Erfordernis eines mechanischen Rütteltisches - überprüfen zu können, genügt es, die eigentliche Schaltung 12 und ihre Kompensationsschaltung K gleichphasig aus einer Störfrequenzquelle 32 elektrisch zu beaufschlagen. Dafür kann eine induktive Einkopplung mittels eines Koppeltransformators 33 in der gemeinsamen Zuleitung 34 der Spannungsquelle 35 für die Speisung der Spannungsteiler 16, 16k vorgesehen sein. Mittels des Koppel­ kondensators 33 kann so über die Kondensatoren 18, 18k ein die Körper­ schalleinflüsse simulierendes Störsignal 27 hervorgerufen werden, das sich dann infolge gegenphasiger Verarbeitung im Operationsver­ stärker 21 kompensieren muß und bei korrekter Schaltungsauslegung am Schaltungsausgang 29 praktisch nicht mehr in Erscheinung tritt.

Claims (7)

1. Projektil (11) mit elektronischer Zünderschaltung (12), bei der die Wirkungen von Beschleunigungskräften auf in ihren elektrischen Eigenschaften mechanisch modulierbare Bauelemente und Schaltungskomponenten, wie insbesondere Kapazitäten, Induktivitäten und Sensoren, elektrisch kompensiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bauelemente und Schaltungskomponenten auf einem gemeinsamen mechanisch starren Träger (30) ein weiteres Mal als Kompensationsschaltung (K) mit gleichen Bauelementen in unmittelbarer Nachbarschaft aufgebaut und in Kunstharz-Vergußmasse (31) eingeschlossen sowie in ihrer schaltungsmäßigen Wirkung gegensinnig miteinander verschaltet sind.

2. Projektil nach Anspruch 1, insbesondere Projektil (11) mit Antriebseinrichtung (10) und optoelektronischer Abstandszünderschaltung (12), dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsverstärker (20) mit kapazitiver Tiefpaß-Beschaltung (22) vorgesehen ist.

3. Projektil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefpaß-Beschaltung (22) über einen Gleichstrom-Trennkondensator (18) an einen Spannungsteiler (16) angeschlossen ist, der einen strahlungsabhängig durchsteuernden Sensor (13) aufweist.

4. Projektil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensations-Spannungsteiler (16k) mit einem festen Ersatzwiderstand (25) für den Sensor (13) vorgesehen ist.

5. Projektil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zünderschaltung (12) und ihre Kompensationsschaltung (K) über den invertierenden und den nicht invertierenden Eingang einer Operationsverstärkers (21) zusammengefaßt sind.

6. Projektil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (21) das aktive Element des Tießpaß- Eingangsverstärkers (20) ist.

7. Projektil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (K) ausgangsseitig einen nicht-invertierenden Entkopplungsverstärker (26) aufweist.