DE4115611A1 - Zuendvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die Ladung eines Sprengladungs- oder Treibladungskörpers mit einem Laserstrahl zu zünden. Eine bekannte Zündvorrichtung (US 37 24 383) weist einen Laser auf, der außerhalb des Ladungsraumes zur Aufnahme des Ladungskörpers angeordnet ist. In den Ladungsraum erstreckt sich ein Strahldurchgangskanal, dessen Eintrittsöffnung zum Ladungsraum mit einer sphärischen Linse zur Bündelung des Strahls druckdicht verschlossen ist. Der Laserstrahl wird durch den Kanal in den Ladungsraum geleitet und trifft das im Ladungs­ raum befindliche Zündmittel zum Zünden der Ladung.

Die bekannten Zündvorrichtungen zur Initiierung eines Zündmittels mit Laserlicht haben den Nachteil, daß der Laser bzw. die im Strahlkanal befindliche Laseroptik zur Einkopplung des Laserstrahls in den Kanal leicht durch Verschmutzung oder mechanische Beschädigung in ihrer Funktion beeinträchtigt werden kann. So können sich beispielsweise die beim Verbrennen der Ladung ent­ stehenden Pulverrückstände auf der Laseroptik absetzen. Dadurch kann die Transmission des Lichts in den Ladungsraum so verschlechtert werden, daß die Zündung einer weiteren Ladung nicht mehr möglich ist. Eine Beschädigung oder Zerstörung des Lasers bzw. der Laser­ optik kann durch den hohen Gasdruck im Ladungsraum beim Zünden der Ladung erfolgen, dem der Laser bzw. die Optik ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zünd­ vorrichtung zu schaffen, die gegen Pulverrückstände und Gasdruck unempfindlich ist und eine sichere Zündung der Ladung gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung weist ein durch Gasdruck gesteuertes, im Strahldurchgangskanal ange­ ordnetes Verschlußorgan auf, das den Kanal bei gas­ druckbeaufschlagtem Ladungsraum verschließt und bei drucklosem Ladungsraum freigibt. Vor der Zündung der im Ladungsraum befindlichen Ladung ist der Strahldurch­ gangskanal offen. Die von einer Strahlquelle emittier­ ten Strahlen zum Zünden der Ladung können ungehindert durch den lichtdurchlässigen Strahldurchgangskanal in den Ladungsraum fallen. Bei der Zündung der Ladung durch die durch Absorption in thermische Energie umge­ wandelte einfallende Strahlung steigt der Gasdruck im Ladungsraum sprunghaft an. Das gasdruckgesteuerte Verschlußorgan, das bei gasdruckbeaufschlagtem Ladungs­ raum den Strahldurchgangskanal verschließt, schützt die Strahlquelle vor Beschädigung und Verschmutzung. Die Strahlquelle ist bei verschlossenem Strahldurchgangs­ kanal dem hohen Druck im Ladungsraum nicht ausgesetzt. Die infolge der Verbrennung der Ladung entstehenden Schmutzpartikel oder Verbrennungsrückstände werden durch das Verschlußorgan von der Strahlquelle fernge­ halten. Sie verbleiben im Verbrennungsraum und können nicht zu einer Verringerung der Strahlungsleistung führen.

Bei der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung kann die Strahlquelle zur Emission energiereicher Strahlung kurz vor dem Strahldurchgangskanal angeordnet sein. Die Strahlquelle kann ein vor dem Strahldurchgangskanal angeordneter Laser sein. Es kann aber auch ein externer Laser Verwendung finden, dessen Laserstrahl zum Zünden der Ladung über einen Lichtwellenleiter einem optischen System zum Einkoppeln der Strahlung in den Strahldurch­ gangskanal geleitet wird. Das Verschlußorgan schützt in diesem Fall die vor oder im Kanal befindliche Licht­ austrittsöffnung des Einkoppelsystems vor Beschädigung und Verschmutzung. Sofern zwischen Einkoppelsystem und Verschlußorgan noch ein lichtdurchlässiges, den Strahl­ durchgangskanal druckdicht verschließendes Druckfenster angeordnet ist, wird dieses vor Beschädigung und Ver­ schmutzung geschützt.

Die Zündung der Ladung kann direkt durch die energie­ reiche Strahlung der Strahlquelle erfolgen. Im allge­ meinen wird aber durch die Bestrahlung mit dem Licht zunächst ein Anzündmittel initiiert, das wiederum die eigentliche Ladung zündet.

Das Verschlußorgan ist vorteilhafterweise ein gasdruck­ betätigter Schieber. Sobald der Gasdruck im Ladungsraum ansteigt, verschiebt sich der Schieber in seine Sperr­ position, in der er den Strahldurchgangskanal ver­ schließt.

Zweckmäßigerweise ist der Schieber als Drehschieber ausgebildet, der durch den im Ladungsraum befindlichen Gasdruck betätigt wird.

Der Drehschieber kann von einem pneumatischen Kolben betätigt sein, der in einem zum Ladungsraum hin offenen Zylinderraum verschiebbar geführt ist. Der federnd vorgespannte Kolben wird durch den Gasdruck im Ladungs­ raum entgegen der Federspannung in den Zylinderraum hineingedrückt, während er bei drucklosem Ladungsraum in seiner zurückgeschobenen Ausgangsstellung verharrt. Zum Antrieb des Drehschieberkükens wird die transla­ torische Bewegung des Kolbens dann in die rotatorische Bewegung des Kükens umgesetzt. Hierzu ist der Kolben­ schaft des Kolbens vorteilhafterweise als Zahnstange ausgebildet, die ein an dem Drehschieber vorgesehenes Ritzel antreibt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den mit der Zündvorrichtung versehenen Ver­ schluß einer Waffe, deren Ladungsraum sich in gasdrucklosem Zustand befindet,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 den Verschluß in der Ansicht von Fig. 3 mit verschlossenem Strahldurchgangskanal bei gas­ druckbeaufschlagtem Ladungsraum und

Fig. 5 den Verschluß in der Ansicht von Fig. 1 mit verschlossenem Strahldurchgangskanal bei gas­ druckbeaufschlagtem Ladungsraum.

Fig. 1 zeigt die in dem Verschluß 1 einer Waffe inte­ grierte Zündvorrichtung 3 in geschnittener Darstellung. Der Verschluß 1 besteht aus einem den Ladungsraum 5 der Waffe verschließenden Verschlußkörper 7 mit einer im wesentlichen zylindrischen Ausnehmung 9, in die das Gehäuse 11 der Zündvorrichtung 3 passend eingesetzt ist. Das Gehäuse 11 der Zündvorrichtung 3 weist ein dem Ladungsraum 5 zugewandtes zylindrisches Gehäuseteil 13 auf, das mit einem Aufnahmestück 15 für die Einkoppel­ optik 17 einer Strahlquelle verschraubt ist. Die Ein­ koppeloptik ist in eine zylindrische Bohrung 19 des Aufnahmestücks 15 eingepaßt. Sie ist ein optisches System, das den energiereichen Laserstrahl eines externen, in Fig. 1 nicht dargestellten Lasers in einen lichtdurchlässigen Strahldurchgangskanal 21 einkoppelt, der durch das Gehäuse 11 in den Ladungsraum 5 der Waffe hineinführt. Der Laser ist mit der Einkoppeloptik 17 über einen Lichtwellenleiter 23 verbunden. Der von dem Laser ausgesandte Strahl wird über den Lichtwellen­ leiter 23 in das optische System geleitet und fällt durch den Strahldurchgangskanal 21 in den Ladungsraum 5. Dort trifft der Laserstrahl auf das in Fig. 1 nicht dargestellte Zündmittel zum Zünden der Ladung.

Der Strahldurchgangskanal 5 besteht aus einer zylin­ drischen Bohrung, die an ihrem hinteren, der Ein­ koppeloptik 17 zugewandten Ende mit einem Druckfenster 25 verschlossen ist, das für den Laserstrahl durch­ lässig ist, aber den Kanal druckdicht verschließt. Das in das Anschlußstück 15 eingesetzte Druckfenster 25 besteht aus einem kegelförmigen, im Strahldurchgangs­ kanal 21 befindlichen lichtdurchlässigen Körper 27. Der kegelförmige lichtdurchlässige Körper 27 ist zur Erzielung einer hohen Druckfestigkeit mit seiner kleinen Stirnfläche 29 der Einkoppeloptik 17 zugewandt im Strahldurchgangskanal 21 angeordnet.

Auf der dem Ladungsraum 5 zugewandten Seite des Druck­ fensters 25 ist im Strahldurchgangskanal 21 ein Ver­ schlußorgan 31 vorgesehen, das den Strahldurchgangs­ kanal 21 bei gasdruckbeaufschlagtem Ladungsraum ver­ schließt und bei drucklosem Ladungsraum freigibt. Das Verschlußorgan 31 ist zwischen Druckfenster 25 und Ladungsraum 5 angeordnet. In Fig. 1 ist das Verschluß­ organ 31 in seiner geöffneten Position dargestellt. Das Verschlußorgan ist als Drehschieber ausgebildet (Fig. 2). Das zylindrische Küken 33 des Verschlußorgans 31 ist in einer quer zum Strahldurchgangskanal 21 verlaufenden Gehäusebohrung 35 eingesetzt. Es weist eine zentrale Bohrung 37 auf, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des Strahldurchgangskanals 21 ist. Bei geöffnetem Verschlußorgan 31 kann der Laserstrahl ungehindert durch die Bohrung 37 des Kükens 33 hin­ durchtreten.

Gegenüber dem Gehäuse 11 ist das Küken 33 des Dreh­ schiebers mit zwei Dichtringen 39, 39′ abgedichtet, die in zu beiden Seiten der Bohrung 37 angeordneten Nuten 41, 41′ eingesetzt sind und das Verschlußorgan 31 gegen Verschmutzung durch Verbrennungsrückstände der sich umsetzenden Ladung schützt. Die zylindrische Gehäuse­ bohrung 35 weist an ihren beiden Enden ein Innengewinde 43, 43′ für zwei Gewindeschrauben 45, 45′ auf. Die in die Gewindebohrungen geschraubten und von beiden Seiten an dem zylindrischen Küken 33 angreifenden Justierschrau­ ben 45, 45′ halten das Küken 33 in einer definierten Position. Durch Verdrehen der Justierschrauben 45, 45′ kann das Küken 33 in der Gehäusebohrung 35 axial ver­ schoben und die Bohrung 37 des Kükens 33 so ausgerich­ tet werden, daß sie genau mit dem Strahldurchgangskanal 21 fluchtet. Das zylindrische Küken 33 des Dreh­ schiebers weist ein Ritzel 47 auf, das einstückiger Bestandteil des Drehschieberkükens ist. Das Ritzel 47 ist mit einer Zahnstange 49 in Eingriff, die Bestand­ teil des Kolbenschaftes 51 eines in dem Gehäuse 11 verschiebbar geführten Kolbens 53 ist. Der zum Ladungs­ raum offene Zylinderraum 55 des Kolbens 53 erstreckt sich parallel zum Strahldurchgangskanal 21 und verläuft quer zu der zylindrischen Gehäusebohrung 35, in der das Drehschieberküken drehbeweglich gelagert ist. Am Boden des Zylinderraumes 55 ist eine Sackbohrung 57 vorge­ sehen, in die der im vorderen Drittel als Zahnstange 49 ausgebildete Kolbenschaft 51 des Kolbens 53 eintaucht. Die Sackbohrung 57 erstreckt sich bis in das Anschluß­ stück 15 der Zündvorrichtung 3 und schneidet die zylindrische Gehäusebohrung 35 zur Aufnahme des Dreh­ schieberkükens 33. Der Kolben 53 ist mit einer Ring­ schraube 59 zur Ladungsraumseite abgestützt und ist durch eine über den Kolbenschaft geschobene Rückhol­ feder 52 in dieser Position fixiert. Eine Nutringdich­ tung 61 dichtet den Kolben 53 gegenüber dem Gehäuse 11 ab.

Fig. 3 zeigt den Kolben in seiner Ausgangsposition bei drucklosem Ladungsraum 5. In dieser Position befindet sich das Verschlußorgan 31 in seiner Freigabestellung (Fig. 1 und 2). Der von der Einkoppeloptik 17 ausge­ sandte Laserstrahl fällt durch den Strahldurchgangs­ kanal 21 ungehindert in den Ladungsraum 5 und kann das im Ladungsraum befindliche Anzündmittel zünden.

Nach erfolgter Anzündung steigt der Druck im Ladungs­ raum 5 sprunghaft an. Der Kolben wird infolge des Gas­ drucks im Ladungsraum 5 entgegen der Rückstellkraft der Feder 52 in den Zylinderraum 55 gedrückt, so daß die mit der Zahnung versehene Kolbenstange 51 weiter in die Sackbohrung 57 eintaucht und das Ritzel 47 des Dreh­ schieberkükens 33 in Richtung des Pfeiles 63 (Fig. 4) dreht. Bei vollständig eingeschobenem Kolben 53 ist das Küken 33 gegenüber seiner Freigabeposition um 90° verdreht (Fig. 5). Das Verschlußorgan 31 verschließt den Strahldurchgangskanal 21 druckdicht. Die beim Verbrennen der Ladung entstehenden Partikel können nicht mehr das Druckfenster 25 verschmutzen, aus dem der Laserstrahl austritt. Die Verbrennungsrückstände verbleiben im Ladungsraum. Eine Beschädigung des Druck­ fensters 25 ist bei verschlossenem Strahldurchgangs­ kanal 21 ausgeschlossen. Sobald der Druck im Ladungs­ raum 5 abfällt, gelangt der Kolben 53 mit der Zahn­ stange 49 durch die Rückstellkraft der Feder 52 wieder in seine Ausgangsposition. Das Ritzel 47 wird zusammen mit dem Drehschieberküken 33 um 90° gedreht, so daß die Bohrung 37 des Kükens 33 mit dem Strahldurchgangskanal 21 fluchtet und der Kanal freigegeben ist. Daraufhin kann eine weitere Anzündung durch den Laserstrahl erfolgen.

Claims (8)

1. Zündvorrichtung zur Anzündung einer in einem Ladungsraum (5) befindlichen Ladung durch Be­ strahlung, mit einem in den Ladungsraum (5) hineinführenden Strahldurchgangskanal (21), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahldurchgangskanal (21) ein durch Gasdruck gesteuertes Verschlußorgan (31) angeord­ net ist, das den Strahldurchgangskanal (21) bei gasdruckbeaufschlagtem Ladungsraum (5) verschließt und bei drucklosem Ladungsraum freigibt.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußorgan (31) ein durch Gasdruck im Ladungsraum (5) betätigter Schieber ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schieber ein Drehschieber ist.

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Verschlußorgan (31) betätigender federnd vorgespannter Kolben (53) vorgesehen ist, der in einem zum Ladungsraum (5) hin offenen Zylinderraum (55) verschiebbar geführt ist.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolbenschaft (51) des Kolbens (53) als Zahnstange (49) ausgebildet ist, die ein an dem Drehschieber vorgesehenes Ritzel (47) antreibt.

6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (33) des Drehschiebers eine Bohrung (37) aufweist, die bei drucklosem Ladungsraum (5) einen Teil des Strahl­ durchgangskanals (21) bildet.

7. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahldurchgangs­ kanal (21) ein lichtdurchlässiges, den Kanal druckdicht verschließendes Druckfenster (25) angeordnet ist.

8. Zündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußorgan (31) im Strahl­ durchgangskanal (21) zwischen Druckfenster (25) und Ladungsraum (5) angeordnet ist.