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Verfahren und Vorrichtung zur Entzündung und Tempierung von Zeitzündern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entzündung und Tempierung von Zeitzündern
für Treib- und Sprengladungen. insbesondere solche von Geschossen, und N"orrichtungen
dazu. Haupterfindungsgedanke ist, daß die zur Entzündung der Initialzündmasse vorgesehene
mechanische oder elektrische Energie, die zunächst im Zünder in gebundener Form
vorhanden ist, auf elektrothermischem Wege ausgelöst wird. Dabei wird durch einen
elektrischen Strom ein Wärmevorgang entwickelt, entsprechend dem Zweck geregelt,
der in vorher bestimmter, von Fall zu Fall unterschiedlicher Zeit die gewünschte
Wirkung, die Auslösung der gebundenen Energie, hervorbringt. Die auszulösenden Energien
sind solche bekannter Art. Beispielsweise soll ein gespannter Schlagbolzen zum Anschlagen
eines Zündhütchens freigegeben oder ein Schalter zur Stromzuführung über einen elektrischen
Zünder der Initialzündmasse geschlossen werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird als wesentliches Glied der Vorrichtung
ein w ärmeempfindliches Element, im foenden i ei
Zeitauslöser benannt, der
Initialzündvorrichtung des Zünders vorgeschaltet. Dieses wird durch elektriche Stromheizung
erwärmt und löst hierbei infolge Ausdehnung oder Übergehens in einen anderen Aggregatzustand
die Zündvorrichtung au:. Die Tempierung des Zeitzünders, d. h. die Einstellung eines
bestimmten Sprengzeitpunktes, erfolgt durch Regelung des Aufheizvorganges. Durch
entsprechende Bemessung des elektrischen Heizstromes nach Größe oder (und) Fließdauer
wird der Zeitauslöser nach kürzerer oder längerer Zeit zur Wirksamkeit gebracht.
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Zum Ingangsetzen des Zeitzünders und zur Einleitung der Zündung bedarf
es nur der Erzeugung eines Heizstromkreises oder dessen Anlegen an den wärmeempfindlichen
Zeitauslöser. Dies wird bei stationären (ruhenden) Spreng- und Treibladungen, beispielsweise
bei Minen oder Geschoßtreibladungen, von Hand vorgenommen werden und ist ebenso
möglich bei Geschoßzeitzündern. Im letzteren Falle kann das Schließen des Heizstromkreises
aber auch durch den AbfeuerungsstoG auf das Geschoß oder dessen Aufschlagen auf
ein Ziel erfolgen.
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In manchen Fällen, so insbesondere bei Geschoßzeitzündern, kann das
Aufheizen des Zünderzeitauslösers in zwei aneinander anschließenden Teilvorgängen
von zwei verschiedenen Heizstromkreisen durchgeführt werden. Dann wird zweckmäßig
der eine Stromkreis, der an den Zeitauslöser zuerst angeschlossen wird, nach Stärke
oder (und) Fließdauer regelbar ausgebildet und von einer vom Geschoß getrennten
elektrischen Stromquelle gespeist; er heizt den Zeitauslöser vor
dem
Abschuß vor und bewirkt zugleich die Tempierung. Der zweite Heizstromkreis wird
von einer im Geschoß befindlichen zweiten Stromquelle mit einem Strom konstanter
Stärke betrieben und heizt nach dem auf den eingestellten Vorheizvorgang zwangläufig
erfolgenden Abschuß während des Geschoßfluges selbttätig den Zeitauslöser bis zu
seiner Auslösung und zur Entzündung der Initialzündvorrichtung nach.
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Als wärmeempfindlicher Zeitauslöser wird beispielsweise ein in einer
elektrisch heizbaren Patrone festgelöteter, federbelasteter Bolzen benutzt, der
durch Strombeheizung der Patrone entlötet wird und je nach Art und Gestaltung der
eigentlichen Zündvorrichtung des Zünders dann entweder unmittelbar als Schlagbolzen
auf ein Zündhütchen wirkt oder 'auch bei einem elektrischen Zünder als Kontaktstift
zum Schließen des Zündstromkreises über einer Zündpille dienen kann. Ein derartiger
Zeitauslöser eignet sich sowohl als Langzeitauslöser mit einer Einstellbarkeit auf
Minuten oder gar Stunden, beispielsweise für Sprengungen in Bergwerksbetrieben oder
für Minen, wie auch als Kurzzeitauslöser mit einer einstellbaren Brenndauer bis
etwa zu einer Minute, auf Sekunden und auf Bruchteile davon.
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Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. i bis 3 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung an einer Zeitzündvorrichtung, die für das Entzünden einer stationären
Sprengmasse, beispielsweise einer Mine, geeignet ist.
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In den Abb. q. und 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Geschoßzünders
nach der Erfindung dargestellt nebst der dazu erforderlichen Tempierv orrichtung
am Geschütz.
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Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt, Abb. 2 eine Draufsicht und Abb.
3 das Schaltschema einer Zeitzündvorrichtung nach der einen Ausführungsform. Abb.
q. zeigt einen Längsschnitt durch ein Geschoß mit Zeitzünder nach der zweiten Ausführungsform
in einem Geschützrohr mit zugehörigerelektromägnetischer Abfeuerungsvorrichtung
und Abb. 5 ein Schaltschema dazu.
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Bei der Beschreibung des Zeitzünders nach' der ersten Ausführungsform
sei vom Schaltschema nach Abb.3 ausgegangen.
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In die Initialsprengmasse a des Zünders ist ein elektrischer Glühzünder
b bekannter Art eingebettet, der über einen normalerweise offenen Schließkontakt
r mit den Polen einer elektrischen Stromquelle d verbunden ist. Diesem Stromkreis
ist Tiber einen Regelwiderstand e und einen wärmeempfindlichen Zeitauslöser fein
zweiter Stromkreis parallel geschaltet. Der Zeitausliiser f besteht aus einem in
einer Hülse fl festgelöteten, federbelasteten Bolzen f_, dessen freies Ende f3 der
beweglichen Kontaktplatte des Schließschalters c gegenübersteht.
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Zum Ingangsetzen des Zünders wird der Stromkreis über den Zeitauslöser
f geschlos-' sen. Durch den hierbei einsetzenden Stromfluß wird die Hülse f" vermittels
einer Heizspule in ihr erwärmt und der Schlagstift f,; entlötet. je nach der bei
e eingestellten Widerstandsgröße durchfließt den Zeitauslöserf ein Strom geringerer
oder größerer Stärke, und dieser wird nach längerer oder kürzerer, genau beherrschbarer
Zeit bis auf die zur vollständigen Loslötung des Schlagstiftes f_ erforderliche
Temperatur aufgeheizt. Der Iosgelötete Schlagstift t= schnellt unter seiner Federbelastung
vor und schließt den Schalter c. Damit setzt durch den Glühzünder b Stromfluß ein,
und die Initialzündmasse a wird momentan zur Entzündung gebracht, die nun ihrerseits
in bekannter Weise die eigentliche, hier nicht gezeichnete Sprengladung, beispielsweise
eine Mine, zur Entzündung bringt.
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In den Abb. i und a ist eine derartige Zeitzündvorrichtung in betriebsmäßiger
Ausführung dargestellt. Die Stromquelle d und der wärmeempfindliche Zeitauslöser
f sind zusammen für sich, getrennt von der zu entzündenden Sprengladung und deren
Initialzündmasse, in -einem besonderen Gehäwsie g, beispielsweise einem Holzkasten,
untergebracht.
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Das Stromelement d bekannter Art besteht aus einem geschlossenen,
eine Säurelösung enthaltenden Glasgefäß dl, das über einem Elektrodenkörper d2 liegt.
Der regelbare Widerstand e in der Leitung vom l?lement d zum Zeitauslöser f ist
ringförmig in einem Porzellanteller e1 untergebracht und vermittels des darüber
hinwegstreichenden Kotitaktrasthebels e= einstellbar. Einer bestimmten Stellung
des Kontakthebels e= entspricht eine ganz bestimmte Stärke des Stromes vom Element
d zum Zeitauslöser f. .
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Der Zeitauslöser f besteht aus einer Lötpatrone der vorbesehriebenen
Art. Gegen das untere Ende f3 seines federbelasteten und festgelöteten Schlagstiftes
f= legt sich der federnd aufwärts gezogene Kontakthebel cl an. Unter diesem befindet
sich das Gegenkontaktstückc.-Der Schalter cl, c_ liegt in einer zu den Klemmen c3,
cl führenden Leitung von der Stromquelle d. An die Klemmen c.;, c., wird die elektrische
Initialzündvorrichtung der zu entzündenden Sprengladung angeschlossen. Mit der Trennung
der Zeitziindvorrichtung von der zu entzündenden Sprengladung ist eine bessere Wartung
dieses empfindlichen Geräts . ge«,ährleistet, auch kann damit die Tempierung und
(las Ingangsetzen des Zünders vollkommen
außerhalb des Gefahrbereiches
der Sprengladung bewirkt «-erden.
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Da. Zündergeliäuse g besitzt einen klappbaren Verschlußdeckel g, mit
einem aufstellbaren Dorn g_ an der Innenseite. Entsprechend der gewählten Ausbildung
der Stromquelle d wird Stromfluß zum Zeitauslöser f, also das Ingangsetzen des Zünders,
durch- Stromentwicklung im Element d bewirkt. Dies erfolgt durch Zertrümmern des
Säuregefäßes d, vermittels des am geöffneten Deckel g, aufrecht gestellten Dorn
g_ beim Zuwerfen des Deckels. Dadurch tritt bei der folgenden Strombeheizung des
Zeitauslösers f je nach der bei c eingestellten Widerstandsgröße nach längerer oder
kürzerer Zeit die Entlötung des Schlagstiftes f=, damit auch Stromfluß durch -die
an c,;, c4 angeschlossene Initialzündvorrichtung der Sprengmasse ein, worauf diese
augenblicklich zur Entzündung gebracht wird.
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Der Zeitzünder des Geschosses h nach Abb. ,4 enthält einen wärmeempfindlichen
Zeitauslo, ähnlich der vorbeschriebenen Art. mit einem federbelasteten Schlagstift
f=, der in einer auf geeignete Weise elektrisch und wärmeisolierten Kapsel f, leicht
festgelötet ist. Der Stift f= ist als Zündstift für eine ihm vorgelagerte Zündpille
a ausgebildet. Eine Fliehkraftsicherung i bekannter Art verhindert ein Vorschnellen
des Schlagstiftes f _ bei dessen etwaigem vorzeitigem Freiwerden, bis das Geschoß
nach dem Abschuß das Geschützrohr verlassen hat. Zweckmäßig ist die Zündpille a
in Richtung nach der Geschoßspitze zu v erschieblich gelagert, so daß bei einem
vor Eintreten der Zeitzündung erfolgenden Auftreffen des Geschosses auf ein Ziel
eine Aufschlagzündung eintritt.
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Ferner ist an der Geschoßspitze ein elektrischer Stromerzeuger k gelagert,
beispielsweise ein solcher mit zunächst von den Elektroden getrennter Säure, die
durch einen mittels Scherstift festgehaltenen Bolzen k, zur Einwirkung auf die Elektroden
und zur Stroment«-icklung gebracht wird. Die Pole der Stromquelle k sind über einen
Widerstand und einen erst beim Abschuß sich selbsttätig schließenden Trägheitskontakt
k_ an eine Heizspule in der Lötkapsel f, angeschlossen.
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Durch das Geschoß hindurch führt außerdem von der Lötkapsel f, eine
isolierte Stromleitung zu einem isolierten. nach außen durchtretenden Kontakt 1,
im Patronenhülsenboden. Dieser Kontakt steht bei geschlossenem Verschluß in Verbindung
mit einem isolierten Ringkontakt 1._ im Stoßboden des \ erschlußstückes. Der Ringkontakt
1_ ist nach Abb. 5 über einen Regelwiderstand in und über einen Uhrschalter ia finit
dem einen Pol einer zweiten Stromquelle o ani Geschütz verbunden. Eine Leitung vom
zweiten Pol der Stromquelle o zum Verschlußstück schließt über dieses und weiterhin
die Patronenhülse, den Geschoßkörper und ein Anschlulistück zur isolierten Lötkapsel
f, den Stromkreis.
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An die Stromquelle o am Geschütz ist ferner eine elektromagnetische
Abfeuerungsvorrichtung p im Verschlußstück geschaltet. und zwar derart über den
U-lirschalter ir, daß dieser mit dem Abschalten des e:cliol.')züiiders von der Stromquelle
o zugleich den Stromkreis über die Abfeuerungsvorrichtung p schließt.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Nach dem Einlegen eines
Geschosses in das Geschützrohr und Schließen des Verschlusses
liegt der Zeitauslöser
f des Geschoßzünders an der Leitung zur `äußeren Stromquelle o. Der Stromkreis ist
durch den Uhrschalter ia zunächst noch unterbrochen. Zur Einstellung des Zünders
auf einen bestimmten Sprengzeitpunkt wird am Regelwiderstand in (Abb. 5) eine bestimmte
Widerstandsgröße eingestellt, was. wie in der Zeichnung angedeutet ist, auch mittels
Fernsteuerung von entfernter Stelle aus erfolgen kann.
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Zum Abfeuern des Geschosses und gleichzeitig zum Ingangsetzen und
Tenipieren des Geschoßzünders wird der Uhrschaltern beispielsweise durch Druckknopfbetätigung
in Gang gesetzt. Dadurch wird zunächst der Stromkreis der Stromquelle o über den
Zeitauslöser f des Geschoßzünders geschlossen und über eine durch die Uhr geregelte
Zeitspanne, beispielsweise etwa eine Sekunde lang, geschlossen gehalten. In dieser
Zeit wird der wärmeempfindliche 7_ünderzeitattslöser f von einem Strom ganz bestimmter
Stärke und Fließdauer durchflossen und zur Entlötung seines Schlagbolzens f_
mittels einer genau festgelegten Wärmemenge v @*e-Mit dem darauffolgenden
selbsttätigen Abschalten der Stromquelle o vom Zeitauslöser f durch den Uhrschalter
n schließt dieser gleichzeitig die Stromquelle o über die elektromagnetische Abfenerungsvorrichtung
p, und (las Geschoß wird abgefeuert. Hierbei schert der Bolzen k, in der Geschoßspitze
seinen Haltestift durch und setzt durch Eindringen in das Element k dessen Stromentwicklung
in Gang. Zugleich schließt sich der Trägheitskontakt k,, und damit liegt der Zünderzeitauslöser
f im Stromkreis der Stromquelle k. Es wird während des Geschoßfluges weiterhin von
dieser finit einem Strom konstanter Stärke his zur vollständigen Entlötung seines
Schlagbolzens f= nachgeheizt. Dieser schlagt unter Federbelastung auf die Zündpille
a, bringt diese zur Entzündung und über eine Sprengkapsel
zugleich
die Geschoßsprengladung zur Detonation.
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Die Einstellung des Geschoßsprengpunktes erfolgt durch Abstimmen der
Wärmewirkung der elektrischen Stromquelle am Geschütz und der im Geschoß gegeneinander
auf den Zünderzeitauslöser f, und zwar durch Regelung der Stärke der Stromzufuhr
von der äußeren Stromquelle o vermittels des Regelwiderstandes iz. Die Einstellung
einer größeren Widerstandsgröße bewirkt einen Strom geringerer Stärke, die Vorheizung
des Zeitauslösers f ist schwächer, und der Geschoßsprengpunkt wird zeitlich weiter
hinaus verlegt. Umgekehrt hat eine Verringerung der Widerstandsgröße eine frühere
Entzündung des Zünders und frühere Detonation des Geschosses nach dem Abschuß zur
Folge.
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Selbstverständlich kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß
unmittelbar mit dem Zuwerfen des Verschlusses selbsttätig das Ingangsetzen des Geschoßzünders
und Abfeuern des Geschosses einsetzt. Die Tenpierung kann anstatt durch Änderung
der Stärke des Vorheizstromes für den Zünderzeitauslöser durch Regelung des Stromes
nach der Fließdauer vermittels eines entsprechend gestalteten einstellbaren Unterbrecherzeitrelais
n bewirkt werden.
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Als wärmeempfindlicher Zünderzeitauslöser kann auch ein anderes Element,
beispielsweise ein zweckmäßig spiraliger Form, dienen, dessen Oueck- j silbersäule
bei entsprechender Beheizung durch Wärmeausdehnung einen elektrischen Zündstromkreis
über der Initialzündmasse schließt.