DE69021174T2

DE69021174T2 - Einrichtung zur Zündung von Explosivkörpern.

Info

Publication number: DE69021174T2
Application number: DE69021174T
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Kunitomo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1990-11-12
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: CA2029677C; DE69021174D1; AU643468B2; EP0429229A2; JPH03168598A; CA2029677A1; EP0429229B1; JPH0694996B2; EP0429229A3; US5069129A; AU6585390A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Zündung einer Reihe explosiver Ladungen, wie zum Beispiel Feuerwerksraketen, von einem Ort, der vom Abschußort entfernt ist.

Stand der Technik

Wenn beispielsweise 1.000 - 10.000 Feuerwerkskörper in vorgegebener Reihenfolge in einem Feuerwerk abgeschossen werden sollen und wenn dabei von üblichen Zündverfahren Gebrauch gemacht wird, darunter einem, bei dem eine Feuerquelle, wie zum Beispiel ein brennendes Streichholz, in Schießpulver geworfen wird, das unter einer Feuerwerkskörperkugel angefüllt ist, die in einem Geschützrohr aufgenommen ist, und einem anderen, bei dem Feuerwerkskörper mit einer Zündschnur angebunden sind und im Einklang gezündet werden, dann ist die Bedienung sehr lästig, und es besteht die Gefahr, daß der (die) Bediener(in) einen Fehler bei der Zündreihenfolge macht oder sich verbrennt. In den letzten Jahren ist im Zuge von Bemühungen, solche durch manuelle Bedienung verursachten Probleme zu lösen, ein Zündmechanismus, der einem elektrischen Detonator für Explosivstoffe ähnlich ist, auf Geschützrohre angewendet worden; so werden Zündkügelchen, die in einer Mehrzahl von Geschützrohren plaziert sind, von einer Mehrzahl von jeweiligen Zündschaltungen erregt, um nacheinander Feuerwerkskörper abzuschießen.
Der oben beschriebene elektrische Zünder muß jedoch mit Parallelschaltungen versehen werden, die ihrer Anzahl nach den Feuerwerkskörpern entsprechen. Ferner ist es für eine Fernsteuerung erforderlich, Schaltungen zu legen, die sich weit bis zum Steuerort erstrecken, und die Zündbedienung gemäß dem Programm ist nicht einfach, wenn der (die) Bediener(in) allein eine Druckknopf-Bedienung anwendet. Bei der Explosivstoff-Zündtechnik beim elektrischen Detoniersystem mit Schritt-für-Schritt-Erzeugung wird eine Verzögerungseinrichtung (Explosivstoff) so zwischen einem Zündkügelchen und einer Detonierladung installiert, daß die explosiven Ladungen der Reihe nach detoniert werden, und zwar in der von der Verzögerung festgelegten Reihenfolge, selbst wenn eine gleichzeitige Zündung gewählt wird. Bei einer Anwendung dieses Verfahrens auf Feuerwerksraketen ist es jedoch schwierig, ein geeignetes Zeitintervall zu erhalten, und ferner ist die Anzahl der Feuerwerkskörper, die gleichzeitig gehandhabt werden können, auf einige Zehner begrenzt.
Das Dokument EP-A-0 096 482, auf dessen Offenbarung der Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 basiert, offenbart eine programmgesteuerte automatische Zündvorrichtung, die folgendes umfaßt:
(i) eine Reihe von Zündschaltungen (Magnadet-Zündschaltungen) zum Zünden explosiver Ladungen, die in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind;
(ii) eine Mehrzahl von Terminal-Steuerschaltungen (MCE), die jeweils in der Nähe eines Ortes angeordnet sind, an dem explosive Ladungen plaziert sind;
(iii) eine zentrale Steuereinheit (Steuereinheit); und
(iv) eine Schnittstelleneinheit (Schnittstelle von Bediener(in) und Vorrichtung).
Das Dokument EP-A-0 003 412 offenbart eine elektrische Zeitregelungs- und Ladungsaktivierungseinrichtung für Sprengbetrieb und seismischen Betrieb.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündvorrichtung zum aufeinanderfolgenden Zünden einer Reihe explosiver Ladungen gemäß einem Programm vorzusehen, bei der die verwendete Verdrahtung unkompliziert und die Bedienung so einfach ist, daß es keine Möglichkeit einer Fehlbedienung gibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein programmgesteuertes automatisches Zündsystem für die Pyrotechnik vorgesehen, das folgendes umfaßt:
(a) eine Reihe von Zündschaltungen zum Zünden von pyrotechnischen Vorrichtungen, wobei die Schaltungen in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind;
(b) eine Mehrzahl von Terminal-Steuereinheiten, die in der Nähe der pyrotechnischen Vorrichtungen angeordnet werden sollen, um die genannte Mehrzahl von Gruppen der genannten Reihe von Zündschaltungen zu verwalten und die genannten Zündschaltungen einzeln zu steuern und gleichzeitig den geladenen Zustand der pyrotechnischen Vorrichtungen an den Zündschaltungen zu überwachen;
(c) eine zentrale Steuereinheit zum Steuern der genannten Zündschaltungen durch die genannten Terminal-Steuereinheiten gemäß einem voreingestellten Programm zum Zünden der pyrotechnischen Vorrichtungen; und
(d) eine Schnittstelleneinheit zum Übermitteln von Anweisungen von der genannten zentralen Steuereinheit zu den einzelnen Terminal-Steuereinheiten;
dadurch gekennzeichnet, daß
(e) jede der genannten Mehrzahl von Terminal-Steuereinheiten folgendes einschließt: Signalverarbeitungsmittel mit einer Mikroprozessoreinheit, die auf die Anweisungen von der genannten zentralen Steuereinheit reagierend betätigbar ist, mit den genannten Signalverarbeitungsmitteln verbundene periphere Schnittstellenmittel mit n Kanälen für n Zündschaltungen, die die genannte Gruppe darstellen, von denen jede einen Kanaltreiber aufweist und mit denen ein Zündkügelchen einer der pyrotechnischen Vorrichtungen systemintegriert sein soll, eine Kanalauswahlvorrichtung, die mit den genannten Signalverarbeitungsmitteln verbunden ist, um wenigstens einen Kanal der genannten peripheren Schnittstellenmittel mit n Kanälen vorzuwählen, ein Einheitstest-Schaltmittel, das mit den genannten Verarbeitungsmitteln verbunden ist, um selektiv wenigstens einen Kanal der peripheren Schnittstellenmittel mit n Kanälen zu testen, und Leiter einer Einheitsstromversorgungsleitung für den Anschluß an eine Stromquelle, die mit den genannten n Zündschaltungen in sequentieller Nebenschlußbeziehung verbunden sind.
Wenn es sich bei den explosiven Ladungen um Feuerwerksraketen handelt, sind bei der obigen Anordnung mit den Zündschaltungen zu verbindende Zündkügelchen so in den Bodenbereichen der Geschützrohre plaziert, daß die darüber liegenden explosiven Ladungen erregt und detoniert werden.
Der Rechner sendet daher Steuersignale an die Terminal- Steuereinrichtungen über eine Signalleitung zur Schaltung allein zu demjenigen Ort, an dem explosive Ladungen plaziert sind, wobei die Terminal-Steuereinheiten dafür eingerichtet sind, die explosiven Ladungen einzeln in der für die Steuersignale festgelegten Reihenfolge zu zünden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die Systemanordnung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, welches die Anordnung einer Terminal-Steuereinrichtung zeigt;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die den Aufbau einer Feuerwerksrakete zeigt, auf die eine Vorrichtung der Erfindung angewendet wird.

Ausführungsbeispiele

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die Systemanordnung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses System umfaßt einen zentralen Abschnitt, der eine Zentralsteuereinheit 1, eine Schnittstelleneinheit 2 und eine Stromquelle 3 umfaßt, und einen Terminalabschnitt, der eine Mehrzahl von Terminaleinheiten 6a, 6b, 6c ... umfaßt, die an einem Ort installiert sind, an dem explosive Ladungen plaziert sind, bei denen es sich in diesem Fall um Feuerwerksraketen handelt, wobei die genannten Terminaleinheiten über eine Signalleitung 4 und eine Stromleitung 5 an die Schnittstelleneinheit 2 bzw. an die Stromquelle 3 angeschlossen sind.
Beim obigen System handelt es sich bei der zentralen Steuereinheit 1 zum Beispiel um einen Personalrechner, und als ein Terminalprogramm, das durch die Schnittstelle an die Terminale zu senden ist, wird ein Ausführungsplan verwendet, der im voraus gemäß einem Programm erstellt worden ist. Das System wird durch die manuelle Bedienung des (der) Bedieners(in) bzw. durch ein automatisches Verfahren gestartet, und es wird die Ausführungssteuerung der Programmzündung bewirkt.
Die Schnittstelleneinheit 2 führt eine elektrische Umwandlung und Registrierung zwischen der zentralen Steuereinheit 1, die einen Personalrechner umfaßt, und den Übertragungsleitungen 4 aus. In diesem Fall ist davon auszugehen, daß ein Maximum von 4 Übertragungsleitungen von einer einzigen Schnittstelle gehandhabt wird.
Die Übertragungsleitungen 4 sind für die Übertragung zwischen der Schnittstelleneinheit 2 und den Terminal-Steuereinheiten 6a, 6b, 6c ... verantwortlich, wobei jede Übertragungsleitung einen Satz Verdrillungspaar (Zweileitungsleiter) umfaßt. Jede Übertragungsleitung ist dazu in der Lage, 31 Terminaleinheiten zu steuern; bei 4 Schaltungen in 1 System können somit 31 x 4 = 124 Terminaleinheiten gesteuert werden.
Eine Terminal-Steuereinheit ist ein Terminalgerät mit einer informationsverarbeitenden Funktion, das einen Mikrorechner enthält, und, ansprechend auf Anweisungen von der zentralen Steuereinheit 1, überprüft es die Ausführung der Zündung und den angeschlossenen Zustand der Zündkügelchen, welche an Terminalnummern angeschlossen sind, die durch von der zentralen Steuereinheit 1 kommende Anweisungen bezeichnet sind, und übermittelt es das Ergebnis der Überprüfung bzw. das Ergebnis der Ausführung an die zentrale Steuereinheit. In diesem Fall ist eine Terminal-Steuereinheit dazu in der Lage, 50 Zündkügelchen zu steuern.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung einer Terminal-Steuereinheit zeigt (die insgesamt bei 6 gezeigt wird). Die Terminal-Steuereinheit 6 weist eine Grundschaltung auf, die folgendes umfaßt: eine Schnittstelleneinheit 7, die einer zentralen Schnittstelle ähnlich ist, einen Signalverarbeitungsabschnitt 8 in Form eines 8-Bit- Mikroprozessors zur Verarbeitung von Anweisungen, die vom Zentrum über die Schnittstelleneinheit 7 empfangen werden, eine periphere Schnittstelleneinheit 9 mit n Kanälen zum Aufteilen des Steuersignals vom genannten Signalverarbeitungsabschnitt 8, um Terminaleinheiten (Steuerschaltungen und Zündkügelchen) zu erregen, und Treibschaltungen 10-1, 10-2, 10-3 ... 10-n, die an die Kanäle angeschlossen sind. Mit dem Signalverarbeitungsabschnitt 8 sind eine Kanalauswahlvorrichtung 11, die als ein Terminal- Betriebsschalter ausgebildet ist, ein Einheitstestschalter 12 und ein Nur-Lese-Speicher 13, der die Signalverarbeitung unterstützt, verbunden. Die Treibschaltungen 10-1, 10-2, 10-3, ... 10-n erregen jeweils elektrisch die Zündkügelchen 14, die in Feuerwerksraketen oder dergleichen plaziert sind, wobei der Erregerstrom den Treibschaltungen mittels eines Gleichspannungswandlers zugeführt wird, der an eine Stromquelle angeschlossen ist.
Fig. 3 zeigt schematisch ein in einer Feuerwerksrakete plaziertes Zündkügelchen. Auf den Boden eines Geschützrohres 16 für die Feuerwerksrakete wird Schießpulver 17 gelegt, und eine Feuerwerkskörperkugel 18 wird darauf gelegt. Auf der unteren Oberfläche des Geschützrohres wird das Zündkügelchen 14 unter dem Schießpulver 17 plaziert; wenn das Zündkügelchen 14 von der Treibschaltung erregt wird, wird das Schießpulver somit durch die vom Zündkügelchen erzeugte Zündenergie detoniert.
Im Fall von Bild-Feuerwerkskörpern werden Zündkügelchen ferner an den Anfangsenden von Zündschnüren angebracht, die mit den Feuerwerkskörpern selbst verbunden sind.
Darüber hinaus ist klar, daß das Fernzündsteuersystem der vorliegenden Erfindung nicht nur auf Feuerwerkskörper, sondern allgemein auf Explosivstoffe anwendbar ist.
Wie bis hierher beschrieben wurde, kann gemäß dem System der Erfindung eine automatische Fernsteuerung frei von Unfällen, die Verletzung oder Tod zur Folge haben, erreicht werden, da die Zündsteuerung an einem geeigneten Ort bewirkt werden kann, der von einem Ort, an dem Feuerwerkskörper abgeschossen oder plaziert werden, entfernt ist. Ferner wird es im Gebiet der Feuerwerkskörper möglich, Feuerwerkskörper gleichzeitig an einer Mehrzahl von Orten abzuschießen, ein Verfahren zum Abschießen von Feuerwerkskörpern, das bislang als unmöglich angesehen wurde, wodurch der dramaturgische Effekt weiter gesteigert werden kann.
Da die Terminal-Steuereinheiten durch sehr kurze Zweige von Übertragungs leitungen angeschlossen sind (Mehrstationensystem), die sich zu den Terminalen erstrecken, ist es lediglich erforderlich, ein einziges Verdrillungspaar zur Übertragung und ein einziges für die Stromquelle verwendetes Stromkabel bereitzustellen, die sich von der zentralen Steuereinrichtung zum Ort erstrecken.
Es ist daher möglich, die durch das Legen einer Mehrzahl langer Schaltungen verursachte Gefahr einer gegenseitigen Störung bzw. eines falschen Anschlusses zu vermeiden.
Bei dem System kann die Zündreihenfolge an den Terminalen gemäß der Leitungsnummer, der Terminaleinheitsnummer und der Terminalnummer in jeder Terminaleinrichtung eingestellt werden. Es ist klar, daß keine Gefahr besteht, bei der Anschlußreihenfolge der Übertragungsleitungen am Ort einen Fehler zu machen.
Ferner können die Zustände während jeder Phase (ob der Betrieb möglich ist, ob der Terminalanschluß bereit ist, etc.) an der zentralen Steuereinheit überwacht werden, ohne zum Abschußort gehen zu müssen, da die Übertragungsleitungen eine Übertragung in zweifacher Richtung zwischen dem Zentrum und den Terminalen zulassen. Steuersignale an die Terminale werden einer Paritätsprüfung oder einer anderen logischen Prüfung unterworfen, wodurch Fehler aufgrund von Störgeräuschen und dergleichen vermieden werden können.

Claims

Programmgesteuertes automatisches Zündsystem für die Pyrotechnik, das folgendes umfaßt:

(a) eine Reihe von Zündschaltungen (10) zum Zünden von pyrotechnischen Vorrichtungen, wobei die Schaltungen in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind;

(b) eine Mehrzahl von Terminal-Steuereinheiten (6), die in der Nähe der pyrotechnischen Vorrichtungen angeordnet werden sollen, um die genannte Mehrzahl von Gruppen der genannten Reihe von Zündschaltungen zu verwalten und die genannten Zündschaltungen einzeln zu steuern und gleichzeitig den geladenen Zustand der pyrotechnischen Vorrichtungen an den Zündschaltungen zu überwachen;

(c) eine zentrale Steuereinheit (1) zum Steuern der genannten Zündschaltungen durch die genannten Terminal-Steuereinheiten gemäß einem voreingestellten Programm zum Zünden der pyrotechnischen Vorrichtungen; und

(d) eine Schnittstelleneinheit (2) zum Übermitteln von Anweisungen von der genannten zentralen Steuereinheit zu den einzelnen Terminal-Steuereinheiten (6);

dadurch gekennzeichnet, daß

(e) jede der genannten Mehrzahl von Terminal-Steuereinheiten (6) folgendes einschließt: Signalverarbeitungsmittel mit einer Mikroprozessoreinheit (8), die auf die Anweisungen von der genannten zentralen Steuereinheit (1) reagierend betätigbar ist, mit den genannten Signalverarbeitungsmitteln verbundene periphere Schnittstellenmittel (9) mit n Kanälen für n Zündschaltungen, die die genannte Gruppe darstellen, von denen jede einen Kanaltreiber (10) aufweist und mit denen ein Zündkügelchen (14) einer der pyrotechnischen Vorrichtungen systemintegriert sein soll, eine Kanalauswahlvorrichtung (11), die mit den genannten Signalverarbeitungsmitteln verbunden ist, um wenigstens einen Kanal der genannten peripheren Schnittstellenmittel (9) mit n Kanälen vorzuwählen, ein Einheitstest-Schaltmittel (12), das mit den genannten Verarbeitungsmitteln verbunden ist, um selektiv wenigstens einen Kanal der peripheren Schnittstellenmittel (9) mit n Kanälen zu testen, und Leiter (5) einer Einheitsstromversorgungsleitung für den Anschluß an eine Stromquelle (3), die mit den genannten n Zündschaltungen in sequentieller Nebenschlußbeziehung verbunden sind.