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Verfahren und Vorrichtung zum Zünden von Geschossen Bei bekannten
Flakgeschossen wird vor dem Abschuß der Zeitpunkt der Sprengung durch Einstellen
eines Zeitzünders auf Grund ermittelter Meßergebnisse festgelegt. Diese Maßnahme
birgt in bezug auf die Treffaussichten beim Beschuß von Flugzeugen Mängel in sich,
da beispielsweise ein Einstellfehler schon von Bruchteilen einer Sekunde, gerechnet
von der Zielvermessung bis zum Abschuß, so große Fehler ergeben kann, daß eine Wirkung
auf das Ziel überhaupt nicht eintritt.
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Schlechte Treffaussichten bestehen besonders dann, wenn die Ortvermessung
eines Flugzeuges nicht auf optischem Wege und nicht mittels elektrischer Kurzwellen
ermittelt werden kann, sondern mittels Horchgeräte durchgeführt wird, da der Schall
beispielsweise durch atmosphärische Veränderungen der Luft, durch Wind, durch Temperaturänderungen
u. dgl. mehr, sowie physikalische Veränderungen, wie beispielsweise Schallbrechung,
Reflexion usw., sowie die lange Laufzeit der Schallübertragung eine genaue Entfernungsmessung
außerordentlich erschwert. Selbst wenn die Entfernungsmessung mit mindestens zwei
Richtungshörern mit Winkelmessung durchgeführt wird, bleibt die Genauigkeit trotzdem
sehr gering.
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Das sind Mängel, die durch den Gegenstand der Erfindung, die sich
auf ein Verfahren zum Zünden von Geschossen oder sonstigen Sprengkörpern bezieht,
in einfacher Weise dadurch beseitigt werden, daß der Zündvorgang durch akustischen
Einfluß ausgelöst wird, indem die Schallwellen, beispielsweise eines Flugzeuges,
ein im Zünder eingebautes,
mit einer elektrischen Stromquelle in
Verbindung stehendes Mikrophon erregen, durch das ein Strom induziert und dadurch
ein Relais zum Ansprechen gebracht und der Arbeitsstrom für eine Magnetspule eingeschaltet
«-erden, die den mit einem Tauchkern in Verbindung stehenden, federbeeinflußten
Schlagbolzen des Geschosses spannt und so lange unter Spannung hält, bis das Geschoß
die Schallquelle erreicht hat, worauf eine plötzliche Schallminderung eintritt,
die relativ zum Geschoß für 'kurze Zeit gleich Null wird und dadurch den Stromkreis
für die Magnetspule des Tauchkerns unterbricht, wodurch der Schlagbolzen infolge
seiner Federwirkung den Zündsatz des Geschosses ansticht und seine Sprengung einleitet.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung wird in der besonderen Ausgestaltung
des Zünders für das Geschoß gesehen, die darin besteht, daß der Zünder aus einer
Hülle besteht, deren freies Ende kegelförmig gestaltet ist und eine trichterförmige
Öffnung aufweist, hinter der das Mikrophon an Gummischnüren od. dgl. schwingungs-
und erschütterungsfrei aufgehängt ist, in dessen Stromkreis eine Feldspule eingeschaltet
ist, die bei erregtem Mikrophon auf eine in einen zweiten Stromkreis eingeschaltete
Induktionsspule und damit auf ein Relais einwirkt, durch welches ein zu der Magnetspule
für den Tauchkern des Schlagbolzens führender Stromkreis geschlossen wird.
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Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erreicht, daß der Zündvorgang
des Geschosses ohne vorheriges Einstellen des Zünders und ohne Entfernungsmessung
eingeleitet wird, indem der Zünder auf akustischem Wege durch die Schallquelle selbst
ausgelöst wird. Der hiermit verbundene verringerte Bedienungsaufwand und der Fortfall
der Zündereinstellvorrichtung und Ladeverzugszeit bietet den weiteren Vorteil erhöhter
Feuergeschwindigkeit durch automatisches Laden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Fig. i zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch den
Zünder; Fig.2 zeigt in schematischer Darstellung im Aufriß die Flugbahn des Geschosses,
ein Flugzeug und das Geräuschfeld des Flugzeuges.
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Als Schallempfänger dient ein Kondensatormikrophon i oder ein elektrodynamisches
System, das durch Gummischnüre 2 od. dgl. schwingungs-und erschütterungsfrei von
dem Geschoßkörper in der Hülle H des Zünders gelagert ist. Das Mikrophon i wird
von einer Stromquelle 3 gespeist. Als Stromquelle können eine Batterie, ein Akkumulator
oder ein durch Luftstrom oder Federwerk getriebener Stromerzeuger dienen. In dem
zum Mikrophon i führenden Stromkreis S liegen eine Feldspule .4 und dieser gegenüber
eine Induktionsspule 5. Letztere gehört zu einem zweiten StromkreisSi, in den ein
Relais 6 eingeschaltet ist. Dieses Relais schließt bzw. öffnet den Arbeitsstrom
für eine Magnetspule 7, durch die ein mit einem Tauchkern 8 verbundener Schlagbolzen
9 in Tätigkeit gesetzt werden kann. Gelangt das Geschoß auf seiner Flugbahn i i
in das starke Geräuschfeld 1a eines Flugzeuges 13, so erregen die Schallwellen das
Kondensatormikrophon r, und es entsteht in ihm durch Ladungsverschiehung infolge
Kapazitätsänderung ein schwankender Gleichstrom, der in der Feldspule .I Induktionskräfte
erzeugt und demzufolge in der Induktionsspule 5 einen Strom induziert, durch den
das Relais 6 anspricht und den Arbeitsstrom für die Magnetspule 7 einschaltet, so
daß der Tauchkern 8 mit dem Schlagbolzen 9 angezogen und eine um ihn angeordnete
Feder 1q. gespannt wird. Hat das Geschoß die Schallquelle erreicht, so schneidet
es das kugelförmige Schallfeld 12 tangential, und auf das Mikrophon i wirkt eine
sprunghafte Schallfrequenzminderung und schließlich Schallstille, wenn die Schallgeschwindigkeit
beim Ablaufen des Geschosses vom Schallfeld, infolge der sich mehr in Geschoßflugrichtung
nacheilenden Schallausbreitung, relativ zum Geschoß für kurze Zeit gleich Null wird,
um dann allerdings im umgekehrten Sinne wieder anzuwachsen. Durch dieses plötzliche
Absinken der von dem Mikrophon i aufgenommenen effektiven Schalleistung wird in
der Induktionsspule 5 weniger bzw. kein Strom induziert, und das Relais 6 unterbricht
den Stromkreis für die Magnetspule 7, wodurch der Schlagbolzen9 den Zündsatz 15
des Geschosses G ansticht und seine Sprengung einleitet.
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Bemerkt sei noch, daß das freie Ende der Zünderhülle H mit einer Öffnung
io mit gut verrundetem Trichterrand ausgeführt ist, damit das Geschoß nach seinem
Abschuß in der Öffnung io ein ruhendes verdichtetes Luftpolster mitführt, welches
als solches für den Durchgang der Schallwellen kein Hindernis bildet, es verhindert
aber ein Aufprallen der Luft auf den Geschoßkörper innerhalb der für das Mikrophon
wichtigen Schallöffnung, so daß es nach Ansicht des Erfinders möglich ist, hierdurch
das Entstehen des bekannten Kopfknalles, wie er bei Geschossen durch Schwingungen
an der Geschoßspitze entsteht, zu verhindern. Erst an der äußeren, in der freien
Luftströmung liegenden Trichterwand wird sich die ablaufende Kopfwelle bilden, deren
Schall- und Druckstörungen aber nicht über den Trichterrand in die Schallöffnung
io gelangen können, weil das Geschoß schneller ist als die erzeugte Kopfwelle.
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Betrachtet man die während der Geschoßflugzeit für das Mikrophon auswertbaren
Schallverhältnisse, welche von dem Flugzeug ausgehen, so trifft das Geschoß zunächst
auf die von den Motoren und den Luftschrauben erzeugten tiefen Frequenzen, welche
aber das Mikrophon infolge der Geschoßgeschwindigkeit als höhere Frequenz aufnimmt.
Ist z. B. der Hauptfrequenzbereich 5oo Hz, so wirkt auf das Mikrophon bei einer
Geschoßgeschwindigkeit von beispielsweise 7oo m/s eine Frequenz von etwa
Bei Annäherung des Geschosses an das Ziel treten die bis zu einigen iooo Hz anwachsenden
hohen Frequenzen, z. B. der Luftschraube und der an den
einzelnen
Flugzeugteilen und Störkanten auftretenden Geräusche hinzu, die ebenfalls infolge
der Geschoßgeschwindigkeit mehrfach erhöht auf das Mikrophon einwirken. Diese großen
Frequenzbereiche werden aber ohne weiteres noch von dem Kondensatormikrophon aufgenommen.
Zu beachten sind neben den atmosphärischen Störungen die Interferenzerscheinungen,
wie Schwebungen, die auftreten, wenn mehrere Schallquellen vorhanden sind, was meistens
der Fall ist. Eine weitere Störung erleidet das Schallfeld durch den Mündungsknall
der Geschütze und Bordwaffen, Granat- und Bombenexplosionen sowie durch die Fluggeräusche
der Geschosse und Bomben.
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Aufgabe des neuen Zündersystems ist es, bei der Vielzahl der Geräusche,
wie sie z. B. bei einem Flugzeugangriff und dessen Abwehr entstehen, nur dann das
Geschoß zu sprengen, wenn es ein Luftziel erreicht hat. Hierbei fällt dem Relaisgerät
6 eine besondere Aufgabe zu. Durch entsprechende Spannung der Feder 1,4 ist zu erreichen,
daß der Anker 17 erst bei einer bestimmten effektiven Schalleistung, also z. B.
in etwa dreihundert Meter Nähe des angepeilten Flugzeuges, angezogen wird und der
Schlagbolzen 9 in Bereitstellung geht. Damit die Kontakte 18, i9 nicht bei jedem
Explosionsschall geschlossen werden, ist zwischen ihnen eine Luft- od. dgl. Dämpfung
angeordnet, so daß bei stoßartiger Betätigung des Ankers 17 z. B. durch einen luftgedämpften
Kolben verhindert wird, daß die Kontakte 18, i9 sich schließen. Bei langsamem Anzug
des Ankers 17 entweicht das Dämpfungsmittel trotzdem schnell genug, um die Kontakte
18, i9 rechtzeitig zu schließen. Befinden sich mehrere Flugzeuge im Schallfeld,
so würden sich die Kontakte 18, i9 beim unmittelbaren Vorbeilaufen des Geschosses
an einem dieser Flugzeuge trotzdem nicht öffnen; wohl verringert sich der Schall
infolge des Doppeleffektes, aber die nächstentferntere Schallquelle hält den Anker
17 bereits wieder fest. Dieses wird dadurch beseitigt, daß die beiden Kontakte 18,
i9 von dem Ankersystem U auch auch noch im geschlossenen Zustand mit zunehmender
Schallstärke entgegen einer Federspannung gemeinsam auf einer Bahn weiterbewegt
werden. Tritt nun plötzliche Schallschwächung ein, so laufen die beiden Kontakte
18, i9 entsprechend der Stromschwächung zurück, wobei aber der Kontakt i9 durch
geeignete Mittel so gedämpft ist, da.ß er dem Kontakt 18 bei derartig sprunghaftem
Rücklauf nicht folgen kann, so daß der Strom für die Magnetspule 7 unterbrochen
wird, worauf das Geschoß detoniert. Bei langsamerem Rücklauf, wie es z. B. bei Schwebungen
vorkommt, muß der Kontakt i9 noch folgen können, so daß der Strom für die Magnetspule
7 nicht unterbrochen wird.
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Statt des Hubrelais 6, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, kann
auch mit Vorteil ein Drehspulgerät od. dgl. mit einem Kontaktzeigerpaar Anwendung
finden, da es als gewichtlich ausgeglichenes System,' das sich um eine Achse dreht,
weniger von den im Geschoß auftretenden Beschleunigungen beei.nflußt wird. Es erfordert
aber noch die Zwischenschaltung eines Gleichrichters (Trockengleichrichters).
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Für die beweglichen Geräteteile muß nach kleinstem Gewicht gestrebt
werden, um kleine Trägheit zu erreichen, da sich die durch den Schall verursachten
Bewegungen in kleinster Zeiteinheit abwickeln müssen.
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Eine Vereinfachung des Relaisgeräts läßt sich erreichen, indem man
die tieffrequenten Schallstörungen, z. B. den Explosionsschall und andere, durch
ein elektrisches Filter (Kondensatorkette) unterdrückt, so daß sich für diesen Störungsteil
die mechanische Dämpfung im Relais erübrigt. Möglich erscheint als weiteres, überhaupt
nur einen bestimmten engen Frequenzbereich des Flugzeugschalls auszunutzen, z. B.
nur einen solchen der höheren Frequenz mit Hilfe eines Schwingsystems. Hier wird
ein elektrischer Schwingkreis auf Grundlage der Induktivität gegen Kapazität vorgeschlagen.
Die Ausnutzung nur der hohen Frequenz bringt noch den Vorteil mit sich, daß die
Wirkung kurzer Schallwellen, besonders wenn sie kleiner als die Geschoßabmaße sind,
auf das Mikrophon stark von der Richtung des einfallenden Schalls abhängt. Befindet
sich z. B. das Geschoß in gleicher Höhe mit der Schallquelle, so liegt das Mikrophon
im starken Schallschatten, der die Auslösung des Sprengpunktes beschleunigt; denn
eine Sprengung des Geschosses zu weit oberhalb des Flugzeuges ist nachteilig, weil
die Splitterwirkung der üblichen Fluggeschosse seitlich nach vorn in Flugrichtung
größer ist als nach hinten.
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Für den konstruktiven Aufbau des Zünders ist noch zu bemerken, daß
der Strom erst nach Beendigung der Abschußbeschleunigung durch einen beschleunigungsabhängigen
mechanischen Schalter, gegebenenfalls unter Mitwirkung der Fliehkraft durch den
Geschoßdrall auf die einzelnen Stromkreise geschaltet werden kann, indem erst der
Mikrophonstrom eingeschaltet wird und danach der Arbeitsstromkreis. Hierdurch wird
verhindert, daß der beim Einschalten des Mikrophons entstehende Stromstoß, der die
Spulen q. und 5 anregt, den Schlagbolzen 9 unerwünscht anzieht. Als Hauptsicherung
gegen unzeitgemäße Zündung dient eine nicht gezeichnete Verriegelung des Schlagbolzens
9, die, wie in den bekannten mechanischen Uhrwerkzündern, ebenfalls beschleunigungsabhängig
arbeiten kann.