DE3832861A1 - Einrichtung zur stromversorgung einer elektronischen mess-, steuer- und/oder regelschaltung innerhalb eines behaeltnisses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromversor­ gung einer elektronischen Meß-, Steuer- und/oder Regel­ schaltung innerhalb eines Behältnisses, dem in einem begrenzten Bereich seiner Oberfläche Wärme zugeführt wird.

Solche Behältnisse können beispielsweise Kochtöpfe oder Geschosse sein; einem Kochtopf wird im allgemeinen Wärme dem Kochttopfboden und einem Geschoß wird Wärme durch die Zündung der Treibladung zugeführt.

Damit ein Geschoß nach dem Abschuß im Ziel explodiert, ist eine Steuereinrichtung vorzusehen, die abhängig vom zurückgelegten Weg einen Zünder ansteuert, der die De­ tonation des Geschosses bewirkt. Die Zünd- und Steuer­ schaltung, die aus elektronischen Komponenten zusammen­ gesetzt bzw. aufgebaut ist, ist natürlich mit elektri­ schem Strom zu versorgen.

Es ist bekannt, für die Stromversorgung dieser sogenann­ ten Munitionselektronik aktivierbare Batterien einzuset­ zen. Derartige Batterien sind solche, bei denen der Elektrolyt und die Elektroden zunächst getrennt sind; erst während der Beschleunigungsphase (Abschußphase) gelangt der Elektrolyt zwischen die Elektroden, so daß vorher eine unbeschränkte Lebensdauer garantiert werden konnte.

Darüberhinaus sind normale Batterien, Dynamos, induktive Geber (bei denen ein Eisenstab durch eine Spule aufgrund der Beschleunigung, die das Geschoß beim Abschuß erlei­ det, gedrückt wird, wodurch ein Kondensator geladen wird, der die Stromversorgung bewirkt), oder auch Piezo­ spannungsgeber benutzt worden.

Aktivierbare Batterien und Dynamos sind teuer und groß in ihren Abmessungen. Normale Batterien haben zu geringe Lebensdauer und müssen nach längerer Lagerzeit und vor dem Abschuß überprüft und ggf. auch ausgetauscht werden. Induktive Stromerzeugungseinrichtungen und Piezospan­ nungsgeber erzeugen nur einen kurzen Stromimpuls. Will man damit einen Kondensator aufladen, der anschließend die Munitionselektronik mit Strom versorgen soll, dann müssen die Abmessungen aller Bauteile groß sein, was dann auch zu einer Verteuerung der Schaltungsanordnung führt.

Bei Kochtöpfen oder Bratpfannen, also Garbehältnissen ist es bekannt, durch Messung der Temperatur des Gargutes oder bestimmter charakteristischer Elemente die Energiezufuhr an der Herdplatte zu steuern. Die Meßein­ richtung übermittelt ihre Meßdaten durch Mikrowellen an einen Empfänger und benötigt zur Ermittlung, Verarbei­ tung und Absendung der Meßdaten elektrische Energie, die bei einer bekannten Ausführung über Mikrowellen der Meß-, Steuer- und/oder Regelschaltung zugeführt wird. Aus verschiedenen Gründen kann sich empfehlen, derartige Mikrowellen zur Energieversorgung nicht einzusetzen, so daß beispielsweise Batterien oder Akkumulatoren und dgl. in einem entsprechenden Aufnahmeraum am Kochtopf einge­ setzt werden müssen. Dieses hat die Nachteile, daß die Batterien besonders gut isoliert sein müssen und daß sie häufig nachgeladen oder ausgetauscht werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die klein, preiswert und darüberhinaus auch unbegrenzt lagerfähig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Behältnisses in dem Bereich, in dem die Wärme zugeführt wird, mindestens ein Thermoelement mit gutem Wärmekontakt mit der Innenfläche dieses Bereiches angeordnet ist.

Die Erfindung macht sich dabei im wesentlichen den soge­ nannten Seebeck-Effekt zunutze (s. hierzu Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik, 15. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo, Seite 319 und ff.).

Thermoelemente, die für die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet werden können, sind im Handel erhältlich; bei­ spielsweise sind Thermoelemente Series 1500S-CU der Firma Midland Ross, Cambridge, zu verwenden.

Erfindungsgemäß kann das Behältnis die Hülle eines Ge­ schosses, ggf. mit Leuchtspurmunition sein; die Thermo­ elemente befinden sich dann in gutem Wärmekontakt mit dem Boden der Hülle des Geschosses und sind an diesem angeordnet.

Der günstigste Ort, an dem die Thermoelemente unterge­ bracht sind, ist der Boden, da sich dieser aufgrund der beim Abschuß entstehenden hohen Temperatur der Treibgase gegenüber dem Geschoßinneren so stark erhitzt, daß eine genügend hohe Temperaturdifferenz entsteht, die zur Er­ zeugung der elektrischen Leistung ausreicht, die eine Low-power-Munitionselektronik benötigt. Da aufgrund der Wärmespeicherung innerhalb der Hülle des Geschosses die Abkühlprozesse so langsam verlaufen, daß bis zum Ziel ausreichend Energie zur Verfügung steht, sind ausrei­ chende elektrische Leistungen während der gesamten Flug­ zeit des Geschosses vorhanden.

Wenn Geschosse mit Leuchtspureinsätzen verwendet werden, dann trägt auch die beim Abbrennen der Leuchtspur ent­ stehende Wärmeenergie noch zu einer ausreichenden Tempe­ raturerhöhung bei, so daß die von den Thermoelementen abgegebene elektrische Leistung maximiert wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Behältnis ein Kochtopf, eine Pfanne und dgl. sein; dabei sind die Thermoelemente in den Bereichen des Kochtopfes bzw. der Bratpfanne angeordnet, in denen sich große Tem­ peraturunterschiede beim Garvorgang ergeben. Vorzugswei­ se sind die Thermoelemente im Deckel untergebracht.

Zwischen dem Thermoelement und dem Boden der Munition kann zweckmäßigerweise auch eine Schicht aus wärmeiso­ lierendem Material eingesetzt sein. Diese Schicht aus wärmeisolierendem Material ist insbesondere dann notwen­ dig, wenn die Temperatur des Bodens soweit ansteigt, daß eine Überhitzung zu befürchten ist und sich die Lötstel­ len innerhalb der Thermoelmente lösen.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesse­ rungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Geschoß ohne Leuchtspureinsatz,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch ein Geschoß mit Leuchtspureinsatz und

Fig. 3 eine Schnittansicht durch einen Kochtopf.

Ein Geschoß 10 besitzt eine Geschoßhülse 11, mit einer Spitze 12 und einem Geschoßboden 13. Innerhalb der Ge­ schoßhülse oder Hülle 11 befindet sich eine Zündeinrich­ tung 14, Sprengmaterial 15 sowie eine nicht näher darge­ stellte elektronische Schaltungsanordnung zur Triggerung des Zünders 14. Der Innenwiderstand der elektronischen Schaltungsanordnung 16 ist durch den Ersatzwiderstand R dargestellt.

Auf die Innenfläche 17 des Geschoßbodens 13 ist eine Schicht 18 aus isolierendem Material aufgebracht, welche Unebenheiten der Innenfläche 17 auch mit ausgleichen kann. Auf der Schicht 18 aus wärmeisolierendem Material ist ein Thermogenerator 21 aufgebracht, am dessen freien Enden Einzelkontakte 22 und 23 angebracht sind, an denen die Munitionselektronik 16 angeschlossen ist. Der Ther­ mogenerator 21 besteht aus einem Brückenkontakt 19, auf dem mittels Lötstellen 20 zwei unterschiedliche Thermo­ elementmaterialien 20′ und 20′′ befestigt sind.

Beim Abschuß wird der Geschoßboden 13 der hohen Tempera­ tur ausgesetzt, die während der Explosion der Treibla­ dung im Waffenrohr entsteht. Die Temperatur bleibt eine ausreichend lange Zeit im Bereich des Bodens 13 gespei­ chert, so daß die Wirkung des Thermogenerators 21 eine ausreichende Zeit andauert.

Die Schicht 18 aus isolierendem Material wird deshalb vorgesehen, damit Überhitzungen vermieden werden und sich die Lötstellen 19 des Thermogenerators 21 nicht lösen können.

Die Fig. 2 zeigt ein Geschoß ähnlich dem der Fig. 1. Zur Verdeutlichung der Gleichartigkeit sind für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern verwendet. Am Boden 13 des Geschosses 10 schließt sich ein ringförmig vorstehender Kragen 31 an, wodurch ein topfförmiger Napf gebildet ist, in dessen Inneres ein in an sich bekannter Weise ausgebildeter Leuchtspureinsatz 32 eingesetzt ist. Wie dieser Leuchtspureinsatz 32 ausgebildet und aufge­ baut ist, ist für die Erfindung nur von geringer Bedeu­ tung.

Beim Abbrennen des Leuchtspureinsatzes entsteht eine ausreichende Wärmemenge, die in erster Linie über den Boden 13, die Schicht 18 auf den Brückenkontakt 19 über­ tragen wird. Der Aufbau und die Wirkungsweise im übrigen entspricht der Ausführung nach Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt eine Realisierung der erfindungsgemä­ ßen Ausführung an einem Kochtopf.

Auf einer Herdplatte 40 mit einer darin eingebrachten Heizwendel 41 steht ein Kochtopf 42 mit darin einge­ brachtem Gargut 43. Innerhalb des Handgriffes 48 des Deckels 45 des Kochtopfes 42 ist ein in seiner Gesamt­ heit mit der Bezugsziffer 46 bezeichneter Thermogenera­ tor untergebracht, der in der gleichen Weise aufgebaut ist wie der Thermogenerator 21 nach der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2. Der Raum 47 innerhalb des Handgriffes 48 enthält eine vom Thermogenerator 46 gespeiste Elek­ tronik einer nicht näher bezeichnetem Telemetrieeinrich­ tung, die über eine nicht gezeichnete Antenne die von ihr gemessenen und verarbeitenden Temperaturmeßwerte an eine ebenfalls nicht näher dargestellte stationäre Emp­ fangseinrichtung abstrahlt, wodurch die Energiezufuhr der Heizwendel 41 gesteuert wird.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Stromversorgung einer elektroni­ schen Meß-, Steuer- und/oder Regelschaltung innerhalb eines Behältnisses, dem in einem begrenzten Bereich sei­ ner Oberfläche Wärme zugeführt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Behältnisses (11; 42) in dem Bereich (13; 44) in dem die Wärme zugeführt wird, minde­ stens ein Thermoelement (21; 46) mit gutem Wärmekontakt mit der Innenfläche dieses Bereiches (13; 44) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Behältnis die Hülle (11) eines Ge­ schosses (10), ggf. mit einer Einrichtung (31, 32) zur Erzeugung einer Leuchtspur, ist, und daß die Thermoele­ mente (21) in gutem Wärmekontakt mit dem Boden der Hülle (11) des Geschosses (10) an diesem angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Behältnis ein Kochtopf (42), eine Pfanne und dgl. ist, und daß die Thermoelemente (46) in den Bereichen des Kochtopfes oder des Kochtopfdeckels bzw. der Pfanne oder des Pfannendeckels angeordnet sind, in denen sich Temperaturunterschiede beim Garvorgang ergeben.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Thermoelemente (46) im Deckelknopf (48, Handgriff 48) untergebracht sind.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Thermoelementen (21; 46) und der Oberfläche der Bereiche (13; 44) die sich unzulässig hoch erwärmen, eine Schicht (18; 45) aus wärmeisolierendem Material zum Schutz der Thermoelemente eingesetzt ist.