Zündeinrichtung zum Zünden einer Sprengladung in einem
Projektil
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Zündeinrichtung zum Zünden einer Sprengladung in einem Projektil,
zum Beispiel einem Geschoß oder Lenkflugkörper, ausgelöst
durch Schockwellen, die in dem Projektil infolge des
Aufschlags des Projektils auf einem Ziel oder infolge der
Detonation einer zusätzlichen Sprengladung in dem Projektil
auftreten. Ein piezoelektrischer Generator spricht auf im
Projektil auftretende Schockwellen an, um eine elektrische
Zündschaltung über eine elektrische
Zeitverzögerungsschaltung auszulösen, die so bemessen ist, daß die Auslösung der
Zündschaltung mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung nach
der Erzeugung der Schockwellen erfolgt.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht
ausschließlich, auf Projektile zum Angriff auf Ziele, die
durch reaktive Panzerungen geschützt sind, wobei die
zusätzliche Sprengladung eine vordere Hohlladung ist, eine
sogenannte Durchschlagsladung zur Auslösung der reaktiven
Panzerung, um das Ziel freizulegen und die zuerst erwähnte
Sprengladung eine hintere Hohlladung ist, eine sogenannte
Mauptladung zum Durchschlagen des freigelegten Ziels.
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Der die reaktiven Panzerungen betreffende Stand der Technik
wurde in einem Vortrag zusammengefaßt auf dem "8.
Internationalen Symposium für Ballistik" vom 23. bis 25. Oktober
1984 in Orlando, Florida, USA. Der Titel des Vortrags
lautete "Wechselwirkung von Hohlladungstrahlen bei reaktiven
Panzerungen", und der Vortrag wurde in einem öffentlich
erhältlichen Bericht von diesem Symposium veröffentlicht.
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Reaktive Panzerungen der erwähnten Art sind in die Praxis
umgesetzt und an verschiedenartigen Panzern angebracht
worden. Um Panzer mit reaktiver Panzerung mit Hilfe der
Wirkungen von Hohlladungen zu zerstören, muß das Sprenggeschoß
zwei Hohlladungen aufweisen, die in einer Doppelanordnung
angeordnet sind. Die erste Hohlladung wird in die reaktive
Panzerung eindringen und diese zünden, um die
darunterliegende Hauptstruktur der Panzerung freizulegen, wogegen die
zweite Hohlladung die freigelegte Hauptstruktur der
Panzerung durchschlagen wird.
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Die Wirkungsweise ist folgendermaßen. Ein Sensormechanismus
in der Panzerabwehr-Sprenggranate wird die Anwesenheit
eines Zieles anzeigen und die Durchschlagsladung auslösen,
die einen Hohlladungsstrahl bildet, der in die reaktive
Panzerung eindringen und deren Sprengsubstanz zünden wird.
Nach Detonation der reaktiven Panzerung wird die
Hauptstruktur der Panzerung des Panzers freigelegt. Der
Sensormechanismus der Panzergranate, der die Anwesenheit des
Ziels angezeigt hat, setzt die Auslösevorrichtung der
Hauptladung in Gang, die nach einem bestimmten
Zeitabschnitt, normalerweise zwischen 0,0004 und 0,003 Sekunden,
die Hauptladung zünden wird, die einen Strahl bilden und
die freigelegte Hauptpanzerung des gepanzerten Fahrzeugs
durchschlagen wird.
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Die Funktion der reaktiven Panzerungen basiert auf dem
Prinzip, daß zwei oder mehrere Stahlplatten durch eine oder
mehrere dazwischen angeordnete Sprengladungen ausgestoßen
werden sollen. Die Platten werden - in Richtung des
"normalen" Winkels zu den Platten - mit einer Geschwindigkeit von
zwischen 200 und 1500 m/s herausgetrieben. Die reaktive
Panzerung besteht aus Feldern, die eine Fläche von 1-10
Quadratdezimeter aufweisen und an der äußeren Oberfläche
des gepanzerten Fahrzeugs, im wesentlichen in ein und
demselben
Oberflächenbereich montiert sind. Die ausgestoßenen
Platten können mehr oder weniger verformt oder in Stücke
zerbrochen werden.
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Bekannte Panzergranaten mit zwei Ladungen sind mit einer
Auslösevorrichtung für jeweils eine der Ladungen versehen.
Die Auslösevorrichtung der Hauptladung weist normalerweise
einen elektrischen Sprengzünder auf, der von einer Strom
quelle, zum Beispiel einem Kondensator oder einer Batterie,
elektrischen Strom erhält. Um elektrische Drähte entlang
der Panzergranate zu vermeiden, kann ein Piezokristall zum
Erfassen jeder Schockwelle verwendet werden, die infolge
eines Aufpralls auf das Ziel oder einer Detonation der
Durchschlagsladung erzeugt wird. Der Piezokristall kann in
der Auslösevorrichtung der Hauptladung oder in deren Nähe
angeordnet sein und elektrische Energie an den elektrischen
Sprengzünder liefern. Die erforderliche Zeitverzögerung
wird durch eine elektrische Zeitverzögerungsschaltung
bewirkt. Das Beispiel eines derartigen Zündsystems ist in der
Druckschrift EP-A-0 238 715 dargestellt.
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Panzergranaten, die nach der Druckschrift FR-A-2 310 547
konstruiert sind, weisen einen gravierenden Nachteil auf.
Um genau zu funktionieren, darf die Flugbahn der
Panzergranate nicht mit dem "normalen" Winkel zur reaktiven Platte
übereinstimmen. Andernfalls, oder wenn die Geschwindigkeit
der Panzergranate und der herausgetriebenen Platte ungüstig
ist, wird die herausgetriebene Platte mit der Hauptladung
kollidieren.
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Im Falle einer Kollision wird die Hauptladung vor dem Ende
des Zeitverzögerungsabschnitts und somit vor Auslösung der
Ladung verformt und/ oder zerschlagen werden. Entsprechend
wird die Hauptladung keine Wirkung haben.
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Wenn der Aufschlagswinkel und die Geschwindigkeit der
Panzergranate und der herausgetriebenen Platten gewöhnliche
Werte aufweist, wird es im wesentlichen kein
Kollisionsrisiko geben.
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In bestimmten Fällen jedoch, wenn auf Panzer mit reaktiver
Panzerung gezielt wird, wobei spezielle Waffensysteme
verwendet werden, zum Beispiel beim direkten Richten auf die
Seite des Ziels hin, kann eine nicht annehmbare Anzahl von
Kollisionen auftreten.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der
einleitend erwähnten Art zu schaffen, bei der eine Kollision
zwischen der Sprengladung (d.h. der Hauptladung in dem
vorstehend ausgewiesenen, speziellen Ausführungsbeispiel) und
einem aus dem Ziel herausgetriebenen Gegenstand (zum
Beispiel eine Stahlplatte, wenn das Ziel durch reaktive
Panzerungen geschützt ist) die Wirkung der Hauptladung nicht
verhindern wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch
Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung gemäß den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
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Weitere Entwicklungen der Erfindung werden in den
Unteransprüchen erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 den Mittellängsschnitt einer panzergranate mit zwei
Hohlladungen in Doppelanordnung zum Einsatz gegen
Ziele, die durch reaktive Panzerungen geschützt
sind, wobei die hintere Ladung mit einer
Einrichtung nach der Erfindung versehen ist.
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Fig. 2 das Beispiel eines Ziels in Form eines modernen
Panzers.
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Fig. 3 und 4 Beispiele der Auslösung von reaktiven
Panzerungen am Vorderteil eines Panzers der in der Fig. 2
dargestellten Art.
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Fig. 5 den elektrischen Schaltplan für eine Einrichtung
nach der Erfindung.
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Die Panzergranate, siehe Fig. 1, hat einen
Sensormechanismus in Form eines verlängerten Abstandsmittels 2 zum
Abtasten eines Aufpralls auf einem Ziel, eine vordere
Hohlladung in Form einer Durchschlagsladung 3 und eine hintere
Hohlladung in Form einer Hauptladung 4. Diese weist eine
Auslösevorrichtung 5 mit einem elektrischen Sprengzünder 6
auf, der elektrische Energie über einen Zündstromkreis 7
(siehe Fig. 5) von einem schematisch dargestellten
piezoelektrischen Generator in Form eines Piezokristalls 8
erhält, der mechanische Energie von der Schockwelle aufnimmt,
die durch die Detonation der Durchschlagsladung 3 infolge
eines Aufpralls auf dem Ziel durch das Abstandsmittel 2
erzeugt wird. Zwischen dem Piezokristall 8 und der
Zündschaltung 7 gibt es eine elektrische Zeitverzögerungsschaltung
9, siehe auch Fig. 5, die so ausgelegt ist, daß die
Detonation der Hauptladung 4 um einen vorbestimmten Zeitabschnitt
nach der Detonation der Durchschlagsladung 3 verzögert ist.
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Die Zeitverzögerungsschaltung 9 ist nach der Erfindung mit
einer Unterdrückungsschaltung 10 versehen, siehe Fig. 5,
die die Verzögerung der Detonation der Hauptladung 4
unterdrücken und die Zündschaltung 7 sofort auslösen kann, wenn
in dem Projektil durch den Piezokristall 8 eine zweite
Schockwelle detektiert wird, die zum Beispiel infolge einer
Kollision zwischen dem Projektil und einer Platte oder
dergleichen erzeugt wird, die aus der reaktiven Panzerung des
Ziels herausgetrieben ist.
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Die Wirkungsweise ist folgendermaßen, siehe Fig. 1 - 4:
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Wenn die Panzergranate 1 auf ein Ziel auf schlägt, d.h. den
in der Fig. 2 gezeigten Panzer 11, dessen Vorderteil
reaktive Panzerungsplatten 12-17 aufweist, wie es in den Fig. 3
und 4 schematisch dargestellt ist, wird der
Sensormechanismus 2 die Durchschlagsladung 3 zünden, die detoniert und
einen durchschlagenden Strahl bildet, der die reaktive
Panzerung entweder im oberen Teil (siehe Fig. 3) oder im
unteren Teil (siehe Fig. 4) des Vorderteils des Panzers
auslöst, abhängig davon, wo die Granate einschlägt. Die
Zündschaltung kann auf bekannte Art und Weise einen
elektrischen Kondensator enthalten, der infolge von
Beschleunigungskräften, die nach dem Abfeuern auf das Projektil 1
wirksam sind, aufgeladen und zur Zündung der Hauptladung 4
nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung entladen werden
kann, siehe unten.
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Die Detonation der Durchschlagsladung 3 erzeugt eine
Schockwelle, die sich nach hinten in den verbleibenden Teil
der Panzergranate 1 ausbreitet, der im wesentlichen die
Hauptladung 4 darstellt. Die Schockwelle wirkt auf den
Piezokristall 8, der eine Zeitmessung in der
Zeitverzögerungsschaltung 9 startet. Die reaktive Panzerung wird während
des Zeitverzögerungsabschnitts detonieren, und es werden
Platten oder Plattenbruchstücke 14 herausgetrieben, siehe
Fig. 3. Diese werden normalerweise an der Hauptladung 4
vorbeigehen, die nach Ablauf des Zeitverzögerungsabschnitts
in der Zeitverzögerungsschaltung 9 ausgelöst und detonieren
wird, wobei sie einen Strahl bildet, der das Ziel
durchschlägt.
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Wenn die Platten und Plattenbruchstücke 13 der reaktiven
Panzerung jedoch mit ausreichender Energie mit der
Hauptladung 4 kollidieren werden, siehe Fig. 4, wird in der
Hauptladung 4 eine neue Schockwelle erzeugt werden, die sich
nach hinten ausbreitet und den Piezokristall 8 erreicht.
Die Unterdrückungsschaltung 10 wird dadurch die vom
Piezokristall 8 aufgenommene Energie direkt zu dem elektrischen
Sprengzünder 6 leiten, ohne darauf zu warten, daß die
Zeitverzögerung verstreicht. Die Hauptladung 4 wird dann
ausgelöst werden und einen Strahl bilden, der das Ziel
durchschlägt.
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Es sind Modifizierungen der Erfindung möglich. Zum Beispiel
kann es einen getrennten Piezokristall an einem anderen Ort
als in der Auslösevorrichtung 5 geben, und der ist durch
einen elektrischen Draht mit dem elektrischen Sprengzünder
6 verbunden.
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Aufbau und Wirkungsweise der Zeitverzögerungsschaltung 9
und der Unterdrückungsschaltung 10 werden nachstehend
beschrieben.
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Die Zeitverzögerungsschaltung 9, siehe Fig. 5, besteht aus
einem Spannungsdetektor 18, der die Impulsamplitude am
Ausgang des Piezokristalls 8 auf ein Niveau begrenzen kann,
das einer RS-Flip-Flop-Schaltung 19 angepaßt ist. Der
Ausgang des Detektors 18 und der des Löschkreises 20 sind dann
mit je einem entsprechenden Eingang der
RS-Flip-Flop-Schaltung 19 verbunden. Deren Q-Ausgang und der Ausgang eines
Impuls-Schwingkreises 21 ist an je einen entsprechenden
Eingang einer UND-Schaltung 22 angeschlossen. Der Ausgang
der UND-Schaltung 22 ist mit dem CLK-Eingang eines
elektronischen Impulszählers 23 verbunden, wogegen der Q-Ausgang
der Flip-Flop-Schaltung 19 mit dem RST-Eingang des
Impulszählers 23 verbunden ist.
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Die Unterdrückungsschaltung 10, siehe Fig. 5, besteht aus
einer UND-Schaltung 24, von der ein Ausgang mit dem Ausgang.
des Detektors 18 verbunden ist und deren anderer Ausgang an
einen Ausgang M des Impulszählers 23 angeschlossen ist. Ein
zweiter Ausgang N des Impulszählers 23 und der Ausgang der
UND-Schaltung 24 ist mit einem entsprechenden Eingang einer
ODER-Schaltung 25 verbunden, deren Ausgang an den Eingang
der Zündschaltung 7 angeschlossen ist.
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Nach Speisung der Schaltungen 9 und 10 durch den
Schwingkreis 21 wird der Löschkreis 20 einen Impuls an die RS-
Flip-Flop-Schaltung 19 liefern. Deren Q-Ausgang wird dann
einen logischen "1" Pegel annehmen. Somit ist der
RST-Eingang des Impulszählers 23 direkt geschaltet, und der
Impulszähler 23 ist blockiert. Das Gate 19 können keine
Zählimpulse passieren, da ein Eingang davon ein logischer "0"
Pegel ist. Wenn der Piezokristall 8 durch einen Aufprall
beeinflußt wird, d.h. nach dem Aufschlag durch den
Sensormechanismus 2 in einer reaktiven Panzerungsplatte 11, wird
ein Hochleistungsimpuls erzeugt werden. Dessen Amplitude
wird durch den Detektor 18 auf einen Pegel begrenzt sein,
der der RS-Flip-Flop-Schaltung 19 angepaßt ist.
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Wenn die RS-Flip-Flop-Schaltung 19 durch den Aufprall gegen
den Piezokristall 8 in Betrieb gesetzt ist, werden die
Ausgänge Q und Q ihre logischen Pegel ändern. Die
Blockierung des Impulszählers 23 wird aufhören, und es können
jetzt Schwingkreisimpulse gezählt werden, da einer der
Eingänge der UND-Schaltung 22 positiv ist. Nach dem Zählen von
N Impulsen wird ein Impuls derart an die Zündschaltung 7
geliefert, daß der elektrische Sprengzünder 6 ausgelöst
wird. Die Zeitverzögerung τ zwischen dem Überschalten der
RS-Flip-Flop-Schaltung 19 und dem Zündimpuls ist durch die
Frequenz fo und die Anzahl der Takte im Impulszähler 23
festgelegt. Es wird vorausgesetzt, daß der Impulszähler
einen positiven Pegel ausgibt, wenn N Impulse am
CLK-Eingang aufgenommen worden sind. Dann ist die Beziehung
τ = N fo gültig.
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Es ist nach der Erfindung möglich, diese Verzögerungszeit τ
infolge der Verbindung der UND-Schaltung 24 mit dem Ausgang
M des Impulszählers 23 aufzuheben (zu unterdrücken), der
nach M Impulsen einen positiven Pegel ausgibt, wobei M < N
ist. Dadurch kann die UND-Schaltung 24 nach einem
Zeitverzögerungsabschnitt T, dem irgendein Wert zwischen 0 und τ
vorgegeben werden kann, in Betrieb gesetzt werden. Dann ist
die Beziehung T = M fo gültig.
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Wenn zum ersten Mal von dem Piezokristall 8 ein Impuls
erfolgt, wechselt die RS-Flip-Flop-Schaltung 19 in ihren
anderen Zustand, und die Zeitmessung beginnt. Die
UND-Schaltung 24 blockiert jedes Signal aus dem Detektor 18, so daß
kein Zündimpuls unmittelbar geliefert wird. Nach der Zeit
T = M fo wird der Piezokristall 8 - wenn er durch einen
zweiten Aufprall beeinflußt ist, der sich aus einer
Kollision zwischen dem Projektil 1 und einer aus der reaktiven
Panzerung des Ziels herausgetriebenen Platte oder
dergleichen ableiten läßt - die Zündschaltung 7 starten, da die
UND-Schaltung 24 dann auf ihre beiden Eingangsanschlüsse
direkt schaltet. Wenn im Gegensatz dazu keine Betätigung
des Piezokristalls 8 nach der Zeit T stattfindet, wird
durch die Zündschaltung 7 ein Zündimpuls nur nach der
voreingestellten Zeitverzögerung τ = N fo geliefert.
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Dem Zeitabschnitt 0 - T ist ein derart hoher Wert
vorgegeben, daß jede, eine bestimmte Amplitude aufweisende
Schockwelle aus der Durchschlagsladung 3 vor der Zeit T in eine
Ruhelage gekommen ist. Der Zeitabschnitt T ist jedoch so
kurz gewählt, daß innerhalb des Zeitabschnitts 0 - T keine
Kollision zwischen der Hauptladung 4 und irgendeiner Platte
oder dergleichen, die aus der reaktiven Panzerung
herausgetrieben ist, stattdessen aber zu einem späteren Zeitpunkt
auftreten kann, d.h. innerhalb des Zeitabschnitts T - τ.