DE69105393T2 - Zündsystem für eine pyrotechnische Zusammensetzung. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft den Bereich der Zündsysteme von pyrotechnischen Zündsätzen und insbesondere von verzögerten pyrotechnischen Zündsätzen.
• Derartige Zündsätze werden im allgemeinen mittels eines sogenannten warmen Zündsatzes gezündet (z.B. einer Mischung aus Titan und Bor), der seinerseits von einem schlagempfindlichen oder auf die Erwärmung eines elektrischen Leiters reagierenden Zündsatz gezündet wird.
• Die Zündsätze sind in einem Kasten eingeschlossen, dessen Aufgabe darin besteht, sie von der umgebenden Feuchtigkeit zu trennen, die ihre Merkmale verschlechtern.
• So wird der Kasten bei einer Schlagzündung von einer "Tuch" genannten Metallfolie geschlossen (im allgemeinen aus Aluminium oder Zinn), die dünn genug ist, um von einem Schlagbolzen durchstossen zu werden (siehe z.B. Patent US1841856, auf dem die Präambel des unabhängigen Patentanspruchs 1 beruht).
• Wenn man ein solches Verzögerungssystem in einer nicht elektrischen Zündvorrichtung für ein Geschoß oder eine Gefechtsladung einsetzen möchte, so muß das Zündsystem unbedingt einem Schlagbolzen gegenüber angeordnet werden, wobei sich der Verzögerungsausgang gegenüber der zu steuernden pyrotechnischen Kette befinden muß.
• Die Form der Verzögerungskomponente hängt demzufolge von der endgültigen Struktur der Zündvorrichtung ab, was dazu führt, daß eine Änderung der Definition des besagten Systems eine Neuauslegung der Verzögerungskomponente erforderlich macht. Bei Zündvorrichtungen für Geschoßflugkörper wurde bereits vorgesehen, den Schlagzünder von einem empfangenden pyrotechnischen Zündsatz durch einen Kanal zu trennen. Siehe insbesondere Patente US2730046 und FR2633687.
• Bei dem empfangenden Zündsatz handelt es sich jedoch in jedem Fall um einen anderen Zünder, der vom sich aus der Projektion von Metallfragmenten ergebenenden Stoß gezündet wird, wobei dieser Stoß die Zündung des Zünders durch das "Tuch" hindurch auslösen könnte.
• Die zur Zündung der pyrotechnischen Verzögerungen erforderlichen heißen Zündsätze sind jedoch nicht ausreichend schlagempfindlich, um so unmittelbar gezündet zu werden. Daher ist es erforderlich, einen zusätzlichen, dem heißen Zündsatz vorgelagerten Zünder vorzusehen, der unmittelbar von einem Schlagbolzen gezündet wird (mit den bereits erwähnten Definitionsproblemen der Verzögerungsgeometrie), oder mittels eines Kanals.
• In allen Fällen wird die Schlagempfindlichkeit des Zündsystems erhöht. Wenn man einen Kanal verwendet, so muß er geradlinig verlaufen, um die Energie der projektierten Partikel nicht zu verringern.
• Ziel der Erfindung ist, derartige Nachteile zu beheben, indem sie ein schlagunempfindliches Zündsystem vorschlägt, das mittels eines Zünders ferngezündet werden kann.
• Zweck der Erfindung ist demnach ein Zündsystem eines pyrotechnischen Zündsatzes mit einem in einem Kasten angeordneten Zündrelais, das mit dem pyrotechnischen Zündsatz verbunden ist; es zeichnet sich dadurch aus, daß der Kasten von einem Netzwerk geschlossen ist, das mit einem flammenempfindlichen Zündsatz in Kontakt steht, der seinerseits mit dem Zündrelais verbunden ist.
• Somit wird die mechanische Beständigkeit des Zündsatzes gewährleistet und die Zündung ist durch das Netzwerk hindurch möglich.
• Vorzugsweise ist die Feinheit der Maschen des Netzwerks kleiner als die Granulometrie des flammenempfindlichen Zündsatzes; somit kann man einen nur wenig kompaktierten Zündsatz verwenden.
• Der flammenempfindliche Zündsatz besteht aus einer Mischung von 25 % bis 50 % Zirkonium und von 50 % bis 75 % Bariumchromat, und ist vorzugsweise ein Preßling aus 37 % Zirkonium und 65 % Bariumchromat, wobei die Granulometrie der Mischung zwischen 40 um und 100 um beträgt.
• Nach weiteren Merkmalen besteht das Zündrelais aus einer Mischung von 20 % bis 50 % Zirkonium, 30 % bis 70 % Bariumchromat und 0 % bis 20 % Kaliumperchlorat, und vorzugsweise ist das Relais ein Preßling, bestehend aus: 40 % Zirkonium, 50 % Bariumchromat und 10 % Kaliumperchlorat.
• Das Zündsystem eignet sich vorteilhaft für die Herstellung einer in einer Metallhülle integrierten Verzögerungsschnur.
• Das Zündsystem wird in einer Zündvorrichtung verwendet, in der ein schlagempfindlicher Zündsatz mittels eines Kanals an den flammenempfindlichen Zündsatz angeschlossen ist.
• Vorzugsweise besteht der stoßempfindliche Zündsatz aus einem Preßling aus einer Mischung von 52 % Kaliumperchlorat, 25 % Bleirhodanid, 13 % Antimonsulfid und 10 % Bleitricinat.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein besonderes Ausführungsbeispiel beschrieben, unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen, auf denen:
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zündsystem darstellt, mit einer pyrotechnischen Verzögerungsschnur und einer schematisch dargestellten Zündvorrichtung.
• Fig. 2 ein Netzwerk zeigt.
• Auf Fig. 1 sieht man ein erfindungsgemäßes Zündsystem 1, das an eine Schnur 1 angeschlossen ist und einen pyrotechnischen Verzögerungszündsatz 2 enthält. Es besteht aus einem Kasten 3 aus Aluminiumlegierung von einigen zehntel mm Dicke, der mittels Einrastungen an der Schnur 9 befestigt ist.
• Innerhalb des Kastens ist ein Zündrelais 4 angeordnet, das hier aus einer Mischung von 40 % Wolfram (W), 50 % Bariumchromat (BaCrO&sub2;) und 10 % Kaliumperchlorat (KClO&sub4;) besteht, wobei die Granulometrie der Bestandteile vorzugsweise weniger als 100 um betragen soll.
• Die Proportionen der vorgenannten Massen können innerhalb folgender Spannen schwanken:
• Wolfram zwischen 20 % und 60 %, Bariumchromat zwischen 30 % und 70 %, Kaliumperchlorat zwischen 0 % und 20 %.
• Man kann auch jeden anderen Zündsatz mit einem Oxidator und einem Reduktionsmittel in betracht ziehen, wie zum Beispiel eine Mischung aus Aluminium und Kupferoxid AlCuO in Masseproportionen von jeweils 20 % / 80 %, oder auch eine Mischung aus Zirkonium und Bleichromat in Masseproportionen von jeweils 60 % / 40 %, oder eine Mischung aus Bor und Kaliumnitrat in Masseproportionen von jeweils 60 % / 40 %.
• Man könnte ebenfalls einen intermetallischen Zündsatz verwenden, z.B. aus Titan-Bor (TiB). Die Wahl der Merkmale dieses Zündsatzes des Zündrelais 4 hängt im wesentlichen vom Typ des zu zündenden, pyrotechnischen Verzögerungszündsatzes ab.
• Das vorgenannte Beispiel (W/BaCrO&sub4;/KClO&sub4;) ist ganz besonders gut für die pyrotechnische Verzögerung geeignet, die nachstehend beschrieben wird.
• In Kontakt mit dem Zündrelais ist ein flammenempfindlicher Zündsatz 6 angeordnet, der hier aus einer Zirkonium- und Bariumchromatmischung mit Masseproportionen von jeweils 37 % / 63 % besteht, mit einer Granulometrie zwischen 50 um und 100 um. Die Masseproportionen können innerhalb folgender Spannen schwanken:
• Zirkonium zwischen 25 % und 50 %, Bariumchromat zwischen 50 % und 75 %.
• Jeder andere Zündsatz mit einem Oxidator und einem Reduktionsmittel könnte verwendet werden, z.B. ein Zündsatz aus Magnesium, Teflon (angemeldetes Markenzeichen für Polytetrafluorethylen), Viton (angemeldetes Markenzeichen für ein Vinylid/Hexafluorpropylen-Fluoridcopolymer), das Auswahlkriterium des Zündsatzes ist jedoch seine Flammenempfindlichkeit.
• Letztere wird zum Beispiel mittels eines vom Groupement français dstudes des modes opsratoires (GEMO) unter der Referenz FA505A1 standardisierten Tests ermittelt.
• Dieser Test ist folgender:
• - man verwendet eine Säule, die die Einstellung des Abstands zwischen einem Bezugszünder und eines zu testenden Zündsatzes ermöglicht,
• - der Bezugszünder enthält 0,034 Gramm eines Zündsatzes, der aus einer Mischung in Masseproportionen von 15 % Kalziumsilizid, 17 % Antimonsulfid, 30 % Bariumnitrat, 35 % Bleistyphnat und 3 % Tetrazin besteht, die mit 10&sup8; Pascal komprimiert ist,
• - der Zünder wird durch eine Perkussion durch Zerdrücken gezündet,
• - der zu testende Zündsatz ist lose in einer Schale angeordnet.
• Man betrachtet einen gegebenen Zündsatz als flammenempfindlich, wenn er bei zehn aufeinanderfolgenden Versuchen eine 100%ige Zündung durch den hier beschriebenen Zünder aufweist, in einem Abstand von mindestens 470 mm.
• Die Empfindlichkeit kann dosiert werden, indem man das Kompressionsverhältnis des Zündsatzes ändert. Ein Zündsatz ist um so empfindlicher, je schwächer er komprimiert ist.
• Vorzugsweise sollte ein Kompressionsverhältnis zwischen 10&sup7; und 8.10&sup7; Pascal verwendet werden.
• Der Zündsatz des Zündrelais 4 sowie der flammenempfindliche Zündsatz 6 werden mittels bekannten Verfahren hergestellt, z.B. demjenigen, der folgende Phasen umfaßt: Ummantelung mit einem Bindemittel (zum Beispiel Nitrozellulose) in einem Lösemittel, Trocknung, Granulierung, Einbau in den Kasten und Kompression. Auf dem Zündsatz 6 ist ein Metallnetzwerk 5 angeordnet, und der Kasten 3 wird mittels einer ringförmigen Crimpverbindung verschlossen.
• Das Netzwerk ist auf Fig. 2 im Detail dargestellt. Es besteht aus kreuzweise angeordneten Drähten 15 aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von ca. einem hundertstel mm. Die Feinheit des Netzwerks (a), die als Durchmesser der größten Partikel, die durch die Maschen dringen kann, definiert ist, soll kleiner sein als die Granulometrie der Mischung, d.h. in diesem Fall eine Feinheit von 40 um.
• Das Interesse einer derartigen Anordnung liegt darin, einen direkten Kontakt zwischen einer Flamme und dem Zündsatz 6 durch die Maschen des Netzwerks hindurch zu ermöglichen, ohne der mechanischen Beständigkeit der Komponente zu schaden, die möglicherweise sogar nicht kompaktiert sein könnte.
• Der Werkstoff des Netzwerks wird je nach gewünschter mechanischer Festigkeit gewählt. Werkstoffe aus Metall und insbesondere rostfreier Stahl ermöglichen die Herstellung von Netzwerken mit feinen Maschen mit einer geeigneten Steifigkeit. Zum Vergleich, ein identischer Zündsatz in einem identischen Kasten, der von einem 0,03 mm dicken Aluminiumtuch verschlossen ist, wird nicht von der Flamme gezündet.
• Denn da die Wärmeleitfähigkeit des Tuchs ermöglicht, die aufgenommene Hitze abzuführen, kann keine Zündung erfolgen.
• Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, ist der Kasten 3 frei in eine Bohrung 16 einer Zündvorrichtung 11 (hier nicht im Detail dargestellt) eingepaßt.
• Auch dies ist ein weiterer Vorteil der Erfindung.
• Demzufolge ist es nicht mehr unerläßlich, eine Einhausung zu gewährleisten, denn die Feinheit des Netzwerks garantiert eine geeignete Zündung des Zündsatzes, selbst bei Ausströmen von Gasen am Kastenumfang 3.
• Der flammenempfindliche Zündsatz 6 wird mittels eines Kanals 8 mit einem schlagempfindlichen Zündsatz 7, dem ein flammenverstärkender Zündsatz hinzugefügt werden kann, verbunden, wobei diese Einheit einen Zünder bildet.
• Als Zündsatz könnte man zum Beispiel einen Preßling aus einer Mischung aus Kaliumperchlorat, Bleirhodanid, Antimonsulfid und Bleitricinat in Masseproportionen von jeweils 52 % ± 20 %, 25 % ± 10 %, 13 % ± 10 % und 10 % ± 10 % verwenden.
• Und als flammenverstärkenden Zündsatz eine Mischung aus Zirkonium und Bleichromat in Masseproportionen von jeweils 60 % ± 10 %, 40 % ± 10 %.
• Im allgemeinen und in bekannter Weise besteht der Zündsatz aus einem Oxidator (wie z.B. Kaliumperchlorat), einem Reduktionsmittel (wie z.B. Bleirhodanid), einem reibungsverstärkenden Mittel (wie z.B. Antimonsulfid und eventuell einem Sensibilisator (wie z.B. Bleitricinat), wobei der flammenverstärkende Zündsatz aus einem Oxidator/Reduktionsmittel besteht.
• So vereinen sich der Zünder und der Kanal mit dem oben beschriebenen Zündsystem, um die pyrotechnische Zündkette des Verzögerungszündsatzes 2 der Schnur 9 zu ergänzen.
• Der Zündsatz 7 wird von einem Schlagbolzen 14 gezündet, der in Richtung F zu ihm verläuft.
• Man sieht, daß es dank dem erfindungsgemäßen Zündsystem möglich ist, den Verzögerungszündsatz vom Perkussionsmechanismus zu entfernen.
• So ist es mit dem oben beschriebenen Zünder, gemeinsam mit dem flammenempfindlichen Zündsatz Zirkonium 37 % - Bariumchromat 63 % möglich, zwischen dem Zünder und dem Netzwerk einen ca. 20 mm langen Kanal anzuordnen.
• Dieser Kanal kann unterschiedliche Formen und Profile aufweisen, da das Netzwerk den flammenempfindlichen Zündsatz nicht von den vom Zünder erzeugten Projektionen trennt.
• Wie bereits in der Präambel erwähnt, ist der empfangende Zündsatz in den bekannten Vorrichtungen mit Kanälen ein schlagempfindlicher Zündsatz, und der Kanal ist geradlinig, um den Fluß der warmen, auf den empfangenden Zündsatz stossenden Partikel nicht abzubremsen.
• Mit der Erfindung ist es möglich, Kanäle zu definieren, die nicht geradlinig sind, wobei der einzig wichtige Parameter die Kanallänge ist.
• Meistens wird die Kanallänge von der Definition der Zündvorrichtung vorgegeben.
• Dann wird das Zündsystem mit einer unterschiedlichen Leistung des Zünders 7 ausgelegt (zum Beispiel durch Erhöhung seiner Masse) und/oder mit einer anderen Empfindlichkeit des flammenempfindlichen Zündsatzes 6 (z.B. durch Änderung des Kompressionsverhältnisses).
• Die Verzögerungsschnur 9 bekannter Art besteht zum Beispiel aus einem Zündsatz 2 aus Wolfram, Bariumchromat und Kaliumperchlorat mit folgenden jeweiligen Masseproportionen: 30 %, 60 % und 10 % (siehe zum Beispiel Patent FR2464932). Dieser Zündsatz 2 ist in einer Metallhülle 10 aus Blei oder Zinn mit einem Aussendurchmesser von ca. 3 mm eingeschlossen.
• Das andere Ende dieser Schnur ist in einer Bohrung 17 in der Zündvorrichtung 11 angeordnet und weist ein Detonationsrelais 12 bekannter Art auf, z.B. bestehend aus einer Bleiazidschicht gefolgt von einer Hexogenschicht.
• Dieses Relais zündet eine empfangende Ladung 13, die ihrerseits eine nicht dargestellte Sprengladung zündet.
• Das erfindungsgemäße Zündsystem kann selbstverständlich auch an eine elektrische Zündart angepaßt werden, indem man den Perkussionszünder 7 durch einen elektrischen Zünder (heißer Draht oder explodierter Draht) ersetzt, wobei die anderen Elemente des Zündsystems unverändert bleiben.
• Man kann das erfindungsgemäße Zündsystem ebenfalls an die Zündung eines anderen pyrotechnischen Zündsatzes anpassen, als an denjenigen mit Verzögerung, z.B. an einen gaserzeugenden Zündsatz.

Claims (10)

1 - Zündsystem (1) für einen pyrotechnischen Zündsatz, bestehend aus einem in einem Kasten (3) angeordneten Zündrelais (4), das mit dem pyrotechnischen Zündsatz (2) in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (3) von einem Netzwerk (5) verschlossen ist, das mit einem flammenempfindlichen Zündsatz (6) in Kontakt steht, der seinerseits mit dem Zündrelais (4) in Kontakt steht.

2 - Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinheit (a) der Maschen des Netzwerks (5) kleiner ist, als die Granulometrie des flammenempfindlichen Zündsatzes (6).

3 - Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flammenempfindliche Zündsatz (6) aus einer Mischung von 25 % bis 50 % Zirkoniummasse und 50 % bis 75 % Bariumchromatmasse besteht.

4 - Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flammenempfindliche Zündsatz (6) ein Preßling aus 37 % Zirkonium und 63 % Bariumchromat ist.

5 - Zündsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulometrie des flammenempfindlichen Zündsatzes (6) zwischen 40 um und 100 um beträgt.

6 - Zündsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrelais (4) aus einer Mischung von 20 % bis 60 % Zirkonium, 30 % bis 70 % Bariumchromat und 0 % bis 20 % Kaliumperchlorat besteht.

7 - Zündsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrelais (4) ein Preßling ist, aus: 40 % Zirkonium, 50 % Bariumchromat und 10 % Kaliumperchlorat.

8 - Verzögerungsschnur (9), integriert in einer Metallhülle (10), dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 besteht.

9 - Zündvorrichtung (11), bestehend aus einem schlagempfindlichen Zündsatz (7), dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfaßt und daß der Zündsatz mittels eines Kanals (8) mit dem flammenempfindlichen Zündsatz (6) verbunden ist.

10 - Zündvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der schlagempfindliche Zündsatz (7) aus einem Preßling aus einer Mischung von 52 % Kaliumperchlorat, 25 % Bleirhodanid, 13 % Antimonsulfid und 10 % Bleitricinat besteht.