DE4115611C2 - Zündvorrichtung mit einer Strahlquelle und einem im Strahldurchgangskanal angeordneten Verschlußorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die Ladung eines Sprengladungs- oder Treib­ ladungskörpers mit einem Laserstrahl zu zünden. Eine bekannte Zündvorrichtung (US 3 724 383), von der die Erfindung ausgeht, weist einen Laser auf, der außerhalb des Ladungsraumes zur Auf­ nahme des Ladungskörpers angeordnet ist. In den Ladungsraum er­ streckt 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 La­ dungsraum befindliche Zündmittel zum Zünden der Ladung.

Die bekannten Zündvorrichtungen zur Initiierung eines Zündmit­ tels mit Laserlicht habenden Nachteil, dass der Laser bzw. die im Strahlkanal befindliche Laseroptik zur Einkopplung des Laserstrahls in den Strahldurchgangskanal leicht durch Ver­ schmutzung oder mechanische Beschädigung in ihrer Funktion be­ einträchtigt werden kann. So können sich beispielsweise die beim Verbrennen der Ladung entstehenden 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 Be­ schädigung oder Zerstörung des Lasers bzw. der Laseroptik kann durch den hohen Gasdruck im Ladungsraum beim Zünden der Ladung erfolgen, dem der Laser bzw. die Laseroptik ausgesetzt ist.

Aus DE 36 09 668 A1 ist ein Pyro- bzw. Explosionszündsatz be­ kannt, der ein langgestrecktes Rohr aufweist, durch das sich eine gasförmige Stoßwelle fortpflanzt. Der Zündsatz enthält eine Ladung aus einem pyrotechnischen oder explosiven Material sowie ein Ventil zum Durchtrennen der Verbindung zwischen dem Gaskanal und der Ladung bei Zündung der Ladung, um zu verhin­ dern, dass Gase oder andere Reaktionsprodukte in den Zünder nach rückwärts ausströmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eine Strahl­ quelle verwendende Zündvorrichtung zu schaffen, die gegen Ver­ schmutzung durch Pulverrückstände und Beschädigung durch Gas­ druck unempfindlich ist und eine sichere Zündung weiterer La­ dungen gewährleistet.

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

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung weist ein durch Gasdruck gesteuertes, im Strahldurchgangskanal angeordnetes Verschluß­ organ auf, das den Strahldurchgangskanal bei gasdruckbeauf­ schlagtem Ladungsraum verschließt und bei drucklosem Ladungs­ raum freigibt. Vor der Zündung der im Ladungsraum befindlichen Ladung ist der Strahldurchgangskanal offen. Die von einer Strahlquelle emittierten 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 umgewandelte einfallende Strahlung steigt der Gasdruck im Ladungsraum sprunghaft an. Das gasdruckgesteuerte Verschlußorgan, das bei gasdruckbeauf­ schlagtem Ladungsraum den Strahldurchgangskanal verschließt, schützt die Strahlquelle vor Beschädigung und Verschmutzung. Die Strahlquelle ist bei verschlossenem Strahldurchgangskanal dem hohen Druck im Ladungsraum nicht ausgesetzt. Die infolge der Verbrennung der Ladung entstehenden Schmutzpartikel oder Verbrennungsrückstände werden durch das Verschlußorgan von der Strahlquelle ferngehalten. 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 Strahldurch­ gangskanal 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 zu einem op­ tischen System zum Einkoppeln der Strahlung in den Strahldurch­ gangskanal geleitet wird. Das Verschlußorgan schützt in diesem Fall die vor oder im Strahldurchgangskanal befindliche Licht­ austrittsöffnung des Einkoppelsystems vor Beschädigung und Ver­ schmutzung. Sofern zwischen Einkoppelsystem und Verschlußorgan noch ein lichtdurchlässiges, den Strahldurchgangskanal druck­ dicht verschließendes Druckfenster angeordnet ist, wird dieses vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt.

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

Das Verschlußorgan ist vorteilhafterweise ein gasdruckbetä­ tigter Schieber. Sobald der Gasdruck im Ladungsraum ansteigt, verschiebt sich der Schieber in seine Sperrposition, in der er den Strahldurchgangskanal verschließt.

Zweckmäßigerweise ist der Schieber als Drehschieber ausgebil­ det, der durch den im Ladungsraum befindlichen Gasdruck be­ tätigt 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 Ladungsraum entgegen der Federspannung in den Zylinderraum hineingedrückt, während er bei drucklosem Ladungsraum in seiner zurückgeschobenen Ausgangsstellung ver­ harrt. Zum Antrieb des Kükens des Drehschiebers wird die trans­ latorische Bewegung des Kolbens dann in die rotatorische Bewe­ gung des Kükens umgesetzt. Hierzu ist der Kolbenschaft des Kol­ bens vorteilhafterweise als Zahnstange ausgebildet, die ein an dem Drehschieber vorgesehenes Ritzel antreibt.

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

Es zeigen:

Fig. 1 den mit der Zündvorrichtung versehenen Verschluß 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 verschlosse­ nem Strahldurchgangskanal bei gasdruckbeaufschlagtem Ladungsraum und

Fig. 5 den Verschluß in der Ansicht von Fig. 1 mit verschlos­ senem Strahldurchgangskanal bei gasdruckbeaufschlagtem Ladungsraum.

Fig. 1 zeigt die in dem Verschluß 1 einer Waffe integrierte Zündvorrichtung 3 in geschnittener Darstellung. Der Verschluß 1 besteht aus einem den Ladungsraum 5 der Waffe verschließenden Verschlußkörper 7 mit einer im wesentlichen zylindrischen Aus­ nehmung 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 Einkoppeloptik 17 einer Strahlquelle verschraubt ist. Die Einkoppeloptik 17 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 hinein­ führt. Der Laser ist mit der Einkoppeloptik 17 über einen Lichtwellenleiter 23 verbunden. Der von dem Laser ausgesandte Strahl wird über den Lichtwellenleiter 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 21 besteht aus einer zylindrischen Bohrung, die an ihrem hinteren, der Einkoppeloptik 17 zuge­ wandten Ende mit einem Druckfenster 25 verschlossen ist, das für den Laserstrahl durchlässig ist, aber den Strahldurchgangs­ kanal 21 druckdicht verschließt. Das in das Aufnahmestück 15 eingesetzte Druckfenster 25 besteht aus einem kegelförmigen, im Strahldurchgangskanal 21 befindlichen lichtdurchlässigen Körper 27. Der kegelförmige lichtdurchlässige Körper 27 ist zur Erzie­ lung einer hohen Druckfestigkeit mit seiner kleinen Stirnfläche 29 der Einkoppeloptik 17 zugewandt im Strahldurchgangskanal 21 angeordnet.

Auf der dem Ladungsraum 5 zugewandten Seite des Druckfensters 25 ist im Strahldurchgangskanal 21 ein Verschlußorgan 31 vorge­ sehen, das den Strahldurchgangskanal 21 bei gasdruckbeauf­ schlagtem Ladungsraum 5 verschließt und bei drucklosem Ladungs­ raum 5 freigibt. Das Verschlußorgan 31 ist zwischen Druck­ fenster 25 und Ladungsraum 5 angeordnet. In Fig. 1 ist das Ver­ schlußorgan 31 in seiner geöffneten Position dargestellt. Das Verschlußorgan 31 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 Durch­ messer gleich dem Durchmesser des Strahldurchgangskanals 21 ist. Bei geöffneten Verschlußorgan 31 kann der Laserstrahl un­ gehindert durch die Bohrung 37 des Kükens 33 hindurchtreten.

Gegenüber dem Gehäuse 11 ist das Küken 33 des Drehschiebers 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 Verbrennungs­ rückstände der sich umsetzenden Ladung schützt. Die zylin­ drische Gehäusebohrung 35 weist an ihren beiden Enden ein In­ nengewinde 43, 43' für zwei Gewindeschrauben (Justierschrauben 45, 45') auf. Die in die Gewindebohrungen geschraubten und von beiden Seiten an dem zylindrischen Küken 33 angreifenden Justierschrauben 45, 45' halten das Küken 33 in einer defi­ nierten Position. Durch Verdrehen der Justierschrauben 45, 45' kann das Küken 33 in der Gehäusebohrung 35 axial verschoben und die Bohrung 37 des. Kükens 33 so ausgerichtet werden, dass sie genau mit dem Strahldurchgangskanal. 21 fluchtet. Das zylin­ drische Küken 33 des Drehschiebers weist ein Ritzel 47 auf, das einstückiger Bestandteil des Kükens 33 ist. Das Ritzel 47 ist mit einer Zahnstange 49 in. Eingriff, die Bestandteil des Kol­ benschaftes 51 eines in dem Gehäuse 11 verschiebbar geführten Kolbens 53 ist. Der zum Ladungsraum 5 offene Zylinderraum 55 des Kolbens 53 erstreckt sich parallel zum Strahldurchgangs­ kanal 21 und verläuft quer zu der zylindrischen Gehäusebohrung 35, in der das Küken 33 des Drehschiebers drehbeweglich ge­ lagert ist. Am Boden des Zylinderraumes 55 ist eine. Sackbohrung 57 vorgesehen, in die der im vorderen Drittel als Zahnstange 49 ausgebildete Kolbenschaft 51 des Kolbens 53 eintaucht. Die Sackbohrung 57 erstreckt sich bis in das Aufnahmestück 15 der Zündvorrichtung 3 und schneidet die zylindrische Gehäusebohrung 35 zur Aufnahme des Kükens 33 des Drehschiebers. Der Kolben 53 ist mit einer Ringschraube 59 zur Ladungsraumseite abgestützt und ist durch eine über den Kolbenschaft 51 geschobene Rückhol­ feder 52 in dieser Position fixiert. Eine Nutringdichtung 61 dichtet den Kolben 53 gegenüber dem Gehäuse 11 ab.

Fig. 3 zeigt den Kolben 53 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 ausgesandte Laserstrahl fällt durch den Strahldurchgangskanal 21 ungehindert in den Ladungs­ raum 5 und kann das im Ladungsraum 5 befindliche Anzündmittel zünden.

Nach erfolgter Anzündung steigt der Druck im Ladungsraum 5 sprunghaft an. Der Kolben 53 wird infolge des Gasdrucks im La­ dungsraum 5 entgegen der Rückstellkraft der Rückholfeder 52 in den Zylinderraum 55 gedrückt, so dass der mit der Zahnung ver­ sehene Kolbenschaft 51 weiter in die Sackbohrung 57 eintaucht und das Ritzel 47 des Kükens 33 des Drehschiebers 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 Verbren­ nungsrückstände verbleiben im Ladungsraum 5. Eine Beschädigung des Druckfensters 25 ist bei verschlossenem Strahldurchgangs­ kanal 21 ausgeschlossen. Sobald der Druck im Ladungsraum 5 ab­ fällt, gelangt der Kolben 53 mit der Zahnstange 49 durch die Rückstellkraft der Rückholfeder 52 wieder in seine Ausgangs­ position. Das Ritzel 47 wird zusammen mit dem Küken 33 des Drehschiebers um 90° gedreht, so dass die Bohrung 37 des Kükens 33 mit dem Strahldurchgangskanal 21 fluchtet und der Strahl­ durchgangskanal 21 freigegeben ist. Daraufhin kann eine weitere Anzündung durch den Laserstrahl erfolgen.

Claims (7)

1. Zündvorrichtung (3) zur Anzündung einer in einem Ladungs­ raum (5) befindlichen Ladung durch Bestrahlung mittels einer Strahlquelle,
mit einem in den Ladungsraum (5) hineinführenden Strahl­ durchgangskanal (21) und
mit einer Einkoppeloptik (17),
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Strahldurchgangskanal (21) ein durch Gasdruck gesteuertes Verschlußorgan (31) angeordnet ist, das den Strahldurchgangskanal (21) bei gasdruckbeaufschlagtem La­ dungsraum (5) verschließt und bei drucklosem Ladungsraum (5) freigibt.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlußorgan (31) ein durch. Gasdruck im Ladungs­ raum (5) betätigter Schieber ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber ein Drehschieber ist.

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, 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 gekennzeichnet, dass der Kolbenschaft (51) des Kolbens (53) als Zahnstange (49) ausgebildet ist, die ein an dem Drehschieber vorgese­ henes Ritzel (47) antreibt.

6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Küken (33) des Drehschiebers eine Bohrung (37) aufweist, die bei drucklosem Ladungsraum (5) einen Teil des Strahldurchgangskanals (21) bildet.

7. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass im Strahldurchgangskanal (21) ein licht­ durchlässiges, den Strahldurchgangskanal (21) druckdicht verschließendes Druckfenster (25) angeordnet ist und dass das Verschlußorgan (31) im Strahldurchgangskanal (21) zwischen Druckfenster (25) und Ladungsraum (5) angeordnet ist.