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Das
technische Gebiet der Erfindung betrifft Sicherheitsvorrichtungen
zur Zündung
von einer pyrotechnischen Zusammensetzung oder auch einer Treibladung
von Munition.
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Die
bekannten Zünder
enthalten eine pyrotechnische Komponente, die dafür geeignet
ist, eine Flamme zu erzeugen, deren Temperatur ausreichend ist,
um eine Treibladung oder auch eine pyrotechnische Nutz-Zusammensetzung
(Raucherzeuger-, Leucht oder Gaserzeuger-Zusammensetzung zum Beispiel)
zu zünden.
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Eine
solche pyrotechnische Komponente wird durch einen elektrischen Strom
initiiert. Es kann eine Komponente mit Hitzedraht, mit Sprengdraht oder
auch mit Halbleiterbrücke
sein. Die gewöhnlich verwendeten
Komponenten sind Sicherheitskomponenten vom Typ 1 Ampere/1 Watt,
das heißt
Komponenten, die nicht funktionieren, wenn sie von einem Strom von
einem Ampere und unter einer Leistung von einem Watt während einer
vorbestimmten Dauer versorgt werden. Diese Komponenten verbrauchen viel
elektrische Energie.
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Im
Fall von bestimmten Projektilen wird der Antrieb von verschiedenen
Treibladungen sichergestellt, die nacheinander initiiert werden.
Andere Projektile enthalten mehrere pyrotechnische Zusammensetzungen,
die nacheinander gezündet
werden.
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Eine
Lösung,
um diese verschiedenen Treibladungen oder Zusammensetzungen zu zünden, besteht
darin, so viele Zündvorrichtungen
einzusetzen, wie es zu zündende
Treibladungen oder Zusammensetzungen gibt, wobei die Verzögerung zwischen
der Zündung
der verschiedenen Ladungen durch ein elektronisches Modul gesteuert
wird.
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Ein
Nachteil dieser Art von Lösung
beruht auf der Tatsache, dass sie eine sehr hohe elektrische Energie
benötigt,
somit Mittel zum Speichern dieser Energie.
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Es
ist aus dem Patent DE-325292, das eine Basis für den Oberbegriff des Anspruchs
1 bildet, eine Zündvorrichtung
mit doppelter pyrotechnischer Kette bekannt. Die beiden pyrotechnischen
Ketten ermöglichen
es, einzig und allein eine Ladung zu initiieren. Die zweite Kette
ermöglicht
es, eine eventuelle Fehlfunktion der ersten pyrotechnischen Kette
zu beheben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine pyrotechnische Vorrichtung
bereitzustellen, die mehrere pyrotechnische Ketten ausgehend von
einem einzigen Initiator gleichzeitig initiiert und es so ermöglicht,
verschiedene pyrotechnische Zusammensetzungen oder auch verschiedene
Triebladungen von Munition nacheinander zu zünden.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit eine Sicherheitsvorrichtung zum Zünden von
wenigstens zwei pyrotechnischen Zusammensetzungen oder Treibladungen
eines Projektils, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei
verschiedene pyrotechnische Ketten umfasst, die in einer mechanischen
Vorrichtung integriert sind und von einem einzigen Zünder initiiert
werden, wobei jede pyrotechnische Kette mit Hilfe wenigstens eines
Relais es ermöglicht,
die entsprechende pyrotechnische Zusammensetzung oder Treibladung
zu initiieren, wobei wenigstens eine erste pyrotechnische Kette
eine langsamere Verbrennung aufweist als eine zweite pyrotechnische
Kette mit schneller Verbrennung oder Aktion, wobei die mechanische
Vorrichtung von zueinander mobilen Elementen gebildet wird, die
es ermöglichen,
eine Unterbrechung der langsamen pyrotechnischen Kette oder Ketten
zu gewährleisten,
falls die Kette mit schneller Verbrennung oder Aktion nicht korrekt
funktioniert hat.
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Vorteilhafterweis
besteht die mechanische Vorrichtung aus einem Kolben, der in einer
inneren Hülle
gleitet, die selbst gleitend in einer Bohrung eines Körpers montiert
ist, wobei die Hülle
wenigstens eine Öffnung
trägt,
die es ermöglicht,
wenn sich die Hülle
in einer geladenen Position befindet, die langsame pyrotechnische
Kette oder Ketten mit wenigstens einem der Relais zu verbinden.
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Vorteilhafterweise
noch ist der Kolben unter der Einwirkung von Verbrennungsgasen einer
pyrotechnischen Zusammensetzung oder einer Treibladung, die von
der schnellen pyrotechnischen Kette initiiert wird, gegen die Einwirkung
einer Feder beweglich, die sich an einem fest mit dem Körper verbundenen
Träger
abstützt.
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Vorteilhafterweise
wird der Kolben noch von einem massiven Teil gebildet, das von einer
Schürze verlängert ist,
die mit einer radialen Bohrung versehen ist und das pyrotechnische
Relais einschließt.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Vorrichtung noch Mittel, welche das Verriegeln des Kolbens
und der Hülle
nach Verlagerung des Kolbens unter der Einwirkung der Verbrennungsgase
der durch die schnelle pyrotechnische Kette initiierte Zusammensetzung
oder Treibladung gewährleisten.
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Die
Mittel, welche die Verrieglung des Kolbens und der Hülle gewährleisten,
können
von einem Finger gebildet werden, der in einem radialen Loch des
Kolbens angeordnet ist und der Einwirkung einer Feder unterworfen
wird, wobei der Finger dafür
vorgesehen ist, mit einer ersten, von der Hülle getragenen Öffnung zusammenzuwirken.
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Der
Körper
kann zwei longitudinale Kanäle umfassen,
wobei wenigstens einer der Kanäle
eine pyrotechnische Verzögerungs-Zusammensetzung einschließt, wobei
eine radiale Öffnung
des Körpers den
Kanal, der die langsame pyrotechnische Kette einschließt, mit
der radialen Bohrung der Schürze des
Kolbens verbindet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann einer der Kanäle
des Körpers
leer sein und ermöglicht
es so, den Zünder
direkt mit einem der Relais zu verbinden.
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Der
Körper
kann eine radiale Öffnung
aufweisen, die im Bereich der pyrotechnischen Zusammensetzung oder
Treibladung P2 angeordnet ist, wobei die Öffnung von der Hülle verschlossen
wird, wenn sie sich in Sicherheitsposition befindet.
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Ein
allererster Vorteil der Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf
der Tatsache, dass sie es ermöglicht,
mehrere pyrotechnische Zusammensetzungen oder Treibladungen mit
einem einzigen Zünder
zu initiieren.
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Ein
weiterer Vorteil beruht auf der Tatsache, dass eine solche Vorrichtung
nur sehr wenig elektrische Energie benötigt, was die Verwendung von
besonders voluminösen
elektrischen Kapazitäten
vermeidet.
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Ein
weiterer Vorteil beruht auf der Tatsache, dass die elektrische Energie
der Vorrichtung erst im letzten Moment bereit gestellt werden muss
(zum Beispiel bei deren Auswurf), was jedes Risiko von nicht voraussehbarer
Zündung
bei der Handhabung des Projektils vermeidet.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung treten deutlicher
aus der hiernach als Anhaltspunkt gegebenen Beschreibung hervor,
die sich auf die Abbildungen bezieht, in welchen:
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1 im
Querschnitt ein mit einer Sicherheitsvorrichtung zum Zünden gemäß der Erfindung ausgerüstetes Projektil
darstellt,
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2a die
Sicherheitsvorrichtung zum Zünden
gemäß der Erfindung
im Längsschnitt
darstellt,
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2b bis 2e Querschnittsansichten von
Teilen sind, die das mechanisch-pyrotechnische Modul bilden, und
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3a bis 3d die
Sicherheitsvorrichtung zum Zünden
gemäß der Erfindung
in verschiedenen Betriebsphasen zeigen.
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1 stellt
im Teilquerschnitt ein mit einer Sicherheitsvorrichtung zum Zünden 1 gemäß der Erfindung
ausgerüstetes
Projektil 100 dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das
Projektil 100 zwei Treibladungen P1 und P2, die mit einer
gewissen Verzögerung
zueinander initiiert werden sollen. Die Sicherheitsvorrichtung zum
Zünden 1 ist
derartig angeordnet, dass sie das Zünden der beiden Treibladungen
in aufeinander folgender Weise auslöst.
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Sie
wird von einer nicht dargestellten Quelle mit Energie versorgt,
die eine im Projektil eingebaute oder auch fest mit einem (nicht
dargestellten) Abschussrohr verbundene Zelle sein kann und mit dem Projektil
durch Drähte,
die beim Abschuss zerrissen werden, verbunden ist.
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2a stellt
in einer Ansicht im Längsschnitt die
Sicherheitsvorrichtung zum Zünden 1 gemäß der Erfindung
in ihrer Sicherheitsposition dar. Die Sicherheitsvorrichtung zum
Zünden 1 wird
von einer Umhüllung 4 in
rohrförmiger
Gestalt im wesentlichen zylindrisch gebildet, die ein elektronisches
Modul 2 und ein mechanisch-pyrotechnisches Modul 3 einschließt, die
im vorliegenden Fall in ihrer jeweiligen Verlängerung angeordnet sind. Als
Variante könnten
diese Module nebeneinander angeordnet sein. Das elektronische Modul 2 ist
an einem Ende mit einem Stecker 6 verbunden, der selbst
mit einer Energiequelle (nicht auf dieser Figur dargestellt) verbunden
ist. Das elektronische Modul 2 wird von herkömmlichen
elektronischen Elementen 34 gebildet, wie Energieakkumulatoren,
ein elektronisches Verzögerungsglied
sowie Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensoren, die es
ermöglichen,
die Auswurfparameter des Projektils zu kennen, und das zu beschreiben
für das
Verständnis
der Erfindung nicht notwendig ist.
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Um
die elektronischen Elemente 34 vor thermischen und mechanischen
Beanspruchungen, welche die korrekte Funktion des elektronischen
Moduls 2 schädigen
würden,
zu schützen,
könnte
dieses in einer Ummantelung 9 eingebettet sein, zum Beispiel vom
Typ Silikonelastomer.
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Das
mechanisch-pyrotechnische Modul 3 enthält an einem Ende einen Zündträger 30,
der von einem Körper 15 verlängert wird,
in dessen Innern eine innere Hülle 16 gleitet.
Körper
und Hülle
können aus
einem metallischen Material oder aus synthetischem Material hergestellt
sein, das den mechanischen Beanspruchungen genügt. Das mechanisch-pyrotechnische
Modul 3 enthält
an seinem anderen Ende einen rohrförmigen Ausgang 5,
der mit dem Treibstoffsystem P1 zusammenwirkt.
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Die 2b bis 2e stellen
isoliert verschiedene Elemente des mechanisch-pyrotechnischen Moduls
in der Weise dar, um ihre technischen Merkmale besser sichtbar zu
machen. 2b ist eine Ansicht im Längsschnitt
des Trägers 30 und
des Körpers 15 alleine,
die 2c ist eine Ansicht im Längsschnitt der Hülle 16 alleine
und 2d ist eine Ansicht im Längsschnitt des Kolbens 17.
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Der
Körper 15 schlägt an einem
Ende der rohrförmigen
Umhüllung 4 an,
die den rohrförmigen Ausgang 5 trägt. Er umfasst
eine innere Bohrung 15b, deren Boden eine Anschlagfläche 15a darstellt, deren
Rolle hiernach erklärt
werden wird. Der Körper 15 umfasst
im Bereich seiner seitlichen Wand zwei zylindrische, longitudinale
Kanäle 21 und 22 (wobei der
letztere in gestrichelter Linie dargestellt ist), die dafür vorgesehen
sind, jeweils die pyrotechnischen Ketten 11 und 12 zu
enthalten. Hier umschließt
der Kanal 21 eine langsame pyrotechnische Kette 11 und der
Kanal 22 ist leer.
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Die
seitliche Wand des Körpers 15 ist
von einer radialen Öffnung 19 durchbrochen,
die gegenüber
dem (nicht dargestellten) Treibstoffsystem P2 angeordnet ist. Der
Kanal 22 kommuniziert mit einer Kammer 45, die
an den rohrförmigen,
ein Relais tragenden Ausgang 5 angeschlossen ist. Der Kanal 21 kommuniziert
ebenfalls mit der inneren Bohrung 15b durch eine radiale Öffnung 40 deren
Rolle hiernach erklärt
werden wird.
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Die
innere Hülle 16 ist
gleitend im Inneren des Körpers 15 montiert
und sie ist mit zwei radialen Öffnungen 24 und 35 versehen,
die axial zueinander und in Bezug auf die Öffnung 19 des Körpers 15 versetzt
sind. Diese Hülle 16 stellt
sich in der Form einer einfachen Hülse dar. Sie schließt einen
Kolben 17 ein, der gegen die Einwirkung einer Feder 20 gleitend montiert
ist. Dieser Kolben umfasst einen massiven Teil 41, der
von einer Schürze 42 verlängert wird.
Der massive Teil 41 schlägt an der Anschlagfläche 15a des
Körpers 15 an
und die Schürze 42 umgibt
die Feder 20 teilweise, die an dem Zündträger 30 anliegt. Der
massive Teil 41 trägt
einen abscherbaren am Umfang verlaufenden Kranz 46, der
die Hülle 16 in Bezug
auf den Kolben 17 und den Körper 15 in der Sicherheitsstellung
der 2a axial festsetzt.
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Der
massive Teil 41 des Kolbens 17 ist mit einem radialen
Loch 43 versehen, das dafür vorgesehen ist, einen der
Einwirkung einer Feder 23 unterworfenen Finger 18 unterzubringen.
Die Einheit Finger 18 und Feder 23 stellt ein
System dar, das den Zusammenschluss des Kolbens 17 und
der Hülle 16 in
einer Konfiguration ermöglicht,
die hiernach erklärt werden
wird. Die Schürze 42 ist
mit einer radialen Bohrung 44 versehen.
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Diese
mechanische Einheit, die soeben beschreiben wurde, schließt die für die Funktion
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
notwendigen pyrotechnischen Elemente ein. Der Träger 30 trägt einen Zünder 10,
der mit dem elektronischen Modul 2 elektrisch verbunden
ist und der sich gegenüber
den beiden pyrotechnischen Ketten 11 und 12 befindet,
die in den jeweiligen Kanälen 21 und 22 angeordnet
sind. Ein erstes pyrotechnisches Relais 13 ist in dem rohrförmigen Ausgang 5 angeordnet.
Es empfängt
direkt die von dem Zünder 10 erzeugten
Gase, die ihm durch den Kanal 22 und die Kammer 45 zugeführt wird.
Es gewährleistet
die Zündung
des Treibstoffsystems P1. Ein zweites pyrotechnisches Relais 14 ist
in einer Ausnehmung 25 der Schürze 42 des Kolbens 17 in
der Nähe
der Bohrung 44 angeordnet.
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In 2a befindet
sich die Vorrichtung 1 in Sicherheitsposition. In dieser
Position verschließt
die Hülle 16 die Öffnungen 19 und 40 des
Körpers 15. Die
Hülle 16 isoliert
somit das Relais 16 gleichzeitig von der langsamen pyrotechnischen
Kette 11 und des Treibstoffsystems P2.
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Die 2e ist
eine Ansicht im Querschnitt des Körpers 15 alleine,
wobei der Schnitt gemäß der Ebene
AA erfolgt ist. Diese Schnittansicht ermöglicht es, die Anordnung der
zylindrischen Kanäle 21 und 22 zu
betrachten, die nebeneinander in dem Körper 15 angeordnet
sind, ohne miteinander zu kommunizieren, wobei der Kanal 21 die
pyrotechnische Kette 11 einschließt und der Kanal 22 leer
ist.
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Die 3a bis 3d zeigen
die verschiedenen Betriebsphasen der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Wenn
die Auslösebedingungen
eingetreten sind (das Projektil ist aus seinem Abschussrohr abgeschossen
worden, seine Geschwindigkeit ist als größer als eine vorgegebene Schwelle
verifiziert worden und nach einer elektronischen Verzögerung,
welche den Abschuss-Sicherheitsabstand gewährleistet), steuert das elektronische
Modul 2 die Initiierung des Zünders 10 (3a).
Die Gase dieses Letzteren dringen gleichzeitig in die zwei Kanäle 21 und 22 ein. Sie
gewährleisten
die Initiierung der langsamen pyrotechnischen Kette 11,
wobei dabei das erste Relais 13 durch den leeren Kanal 22 und
die Kammer 45 direkt gezündet wird.
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Die
Zündung
des ersten Relais 13 (3b) zieht
die Initiierung des Treibstoffsystems P1 nach sich.
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Das
Zünden
des Treibstoffsystems P1 erzeugt nun eine Erhöhung des Drucks in der Kammer 45,
was den Rücklauf
des Kolbens 17 bewirkt und das Abscheren des Bundes 46 nach
sich zieht. Der Kolben 17 komprimiert die Feder 20,
wie es in 3c dargestellt ist. Der Finger 18 gelangt
nun gegenüber die Öffnung 24 der
Hülle 16 und
er wird durch die Feder 23 in diese Öffnung gedrückt. Es wird so der Zusammenschluss
des Kolbens 17 und der Hülle 16 realisiert.
Zur gleichen Zeit positioniert sich die Bohrung 44 des
Kolbens 17 gegenüber
der Öffnung 35 der
Hülle 16.
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Am
Ende der Verbrennung des Treibstoffsystems P1 verringert sich der
Druck in der Kammer 45 und unter der maßgeblichen Einwirkung der Feder 20 kehrt
der Kolben 17 in seine ursprüngliche Position zurück, und
nimmt die Hülle 16,
mit der er fest verbunden ist, bis zum Anschlag an der Anschlagfläche 15a des
Körpeers 15 mit,
wie in 3d gezeigt wird. Die Vorrichtung
befindet sich nun in ihrer geladenen Position.
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Diese
Verschiebung der Hülle 16 positioniert die
Bohrung 44 des Kolbens sowie die Öffnung 35 der Hülle 16 gegenüber der Öffnung 40 des
Körpers 15.
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Das
Ende der pyrotechnischen Kette mit langsamer Verbrennung 11 ist
somit mit dem zweiten pyrotechnischen Relais 14 verbunden.
Außerdem gibt
die Verlagerung der Hülle 16 die Öffnung 19 des Körpers 15 frei.
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So
initiiert die Kette 11 mit langsamer Verbrennung mit Hilfe
der Öffnung 35 der
Hülle 16 und der
Bohrung 44 des Kolbens 17 am Ende ihrer Verbrennung
das zweite Relais 14, das in der Ausnehmung 25 angeordnet
ist, dann das Treibstoffsystem P2 mit Hilfe der Öffnung 19 des Körpers 15.
Es wurde so auf einfache Art und Weise eine Vorrichtung realisiert,
die es ermöglicht,
ausgehend von einem einzigen Zünder
eine aufeinander folgende und verzögerte Initiierung von zwei
Treibstoffsystemen P1 und P2 zu gewährleisten.
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Die
Funktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist selbstverständlich
identisch, wenn die zu initiierenden Ladungen pyrotechnische Zusammensetzungen
mit verzögerter
Zündung
sind, zum Beispiel Raucherzeuger-Zusammensetzungen.
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Wenn
das Treibstoffsystem P1 nicht initiiert wird, zum Beispiel als Folge
eines Fehlers des ersten Relais 13, bewegen sich der Kolben 17 und
die Hülle 16 nicht
und das zweite Relais 14 kann nicht durch die langsame
pyrotechnische Kette initiiert werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
gewährleistet somit
eine Zündsicherheit
des zweiten Treibstoffsystems. Dieses Letztere kann nur am Ende
der Verzögerung,
deren Dauer durch die pyrotechnische Verzögerungs-Zusammensetzung 11 bestimmt
ist, gezündet
werden und einzig und allein wenn das erste Treibstoffsystem funktioniert
und seine Verbrennung beendigt hat.
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Die
Relais 13 und 14 sind pyrotechnische Relais. Sie
werden so ausgeführt
und angeordnet, um eine Gasentwicklung zu erzeugen, die ausreichend
ist und deren Temperatur ausreichend hoch ist, um die pyrotechnischen
Zusammensetzungen der Treibstoffsysteme P1 und P2 zu entzünden.
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Es
kann ebenfalls ein (nicht dargstelltes) Rückschlagventil in dem Kanal 22 der
Kette 12 mit schneller Verbrennung vorgesehen werden, um
zu verhindern, dass die von der Verbrennung des Treibstoffsystems
P1 abgeleiteten Gase durch diesen Kanal 22 die Funktion
der Kette 11 mit langsamer Verbrennung stören.
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Ein
solches Rückschlagventil
ist herkömmlich.
Es kann aus einer durch eine Rückstell-Feder auf
einer konischen Fläche
anliegenden Kugel bestehen, die eine Gasdurchgangsöffnung verschließt. Die Gase
können
nun nur in einer einzigen Richtung in dem Kanal 22 zirkulieren.
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Die
Dichtigkeit der Zündvorrichtung
gemäß der Erfindung
kann verbessert werden, indem Dichtungselemente verwendet werden,
wie O-Ringe, die zwischen den konzentrischen Teilen angeordnet sind (Körper 15/Umhüllung 4;
Hülle 16/Körper 15;
Kolben 17/Hülle 16).
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Die
Erfindung ist mit Bezugnahme auf eine langsame pyrotechnische Kette
beschrieben worden, die eine pyrotechnische Verzögerung umfasst, die in einem
Kanal angeordnet ist, und auf eine schnelle Kette, in welcher der
Kanal 22 frei von jeder Zusammensetzung ist.
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In
Abhängigkeit
von operationellen Bedürfnissen
ist es selbstverständlich
möglich,
eine Sicherheitsvorrichtung zum Zünden gemäß der Erfindung auszuführen, bei
der jeder Kanal 21 und 22 eine pyrotechnische
Zusammensetzung mit Verzögerung einschließt. Die
Verbrennungs-Geschwindigkeiten und/oder die Längen von jeder pyrotechnischen
Kette 11, 12 werden in Abhängigkeit vom Bedarf unterschiedlich
gewählt.
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Es
ist ebenfalls möglich,
eine Vorrichtung zu definieren, die mehr als zwei pyrotechnische
Ketten mit Verzögerung
umfasst. In diesem Fall wird ein anderes Relais vorgesehen, das
in einer vom Kolben verschiedenen Kammer angeordnet ist und das, wenn
sich die Vorrichtung in ihrer geladenen Position befindet, einerseits
mit der dritten pyrotechnischen Kette und andererseits mit einer
dritten zu initiierenden Zusammensetzung oder Treibladung kommuniziert.