EP0071734B1 - Elektrische Abfeuervorrichtung für Waffensysteme - Google Patents

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EP0071734B1
EP0071734B1 EP82105611A EP82105611A EP0071734B1 EP 0071734 B1 EP0071734 B1 EP 0071734B1 EP 82105611 A EP82105611 A EP 82105611A EP 82105611 A EP82105611 A EP 82105611A EP 0071734 B1 EP0071734 B1 EP 0071734B1
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EP
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firing
switch element
switch
relay
firing mechanism
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EP0071734A2 (de
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Günther Ing. grad. Hesse
Günter Ing. grad. Junkert
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Wegmann and Co GmbH
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Wegmann and Co GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/001—Functional circuits, e.g. logic, sequencing, interlocking circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A19/00—Firing or trigger mechanisms; Cocking mechanisms
    • F41A19/58—Electric firing mechanisms

Definitions

  • the invention relates to an electrical firing device for weapon systems with a firing logic generating the firing signal, which can be controlled from at least one firing button and the output of which is connected to the control input of a controllable electronic power switching element via which an ignition device can be connected to an electrical supply circuit.
  • a firing device in which, as mentioned at the outset, an electronic switching element is used to switch the current pulse causing the ignition, is known from DE-A-2 046 098. It is a circuit arrangement for rocket launchers in which the ignition pulses are passed on via thyristors.
  • a circuit arrangement for securing electrically operated weapon systems is known from DE-A-27 03 803.
  • this known circuit arrangement it is possible to define the "safe” and “ready to fire” states of a weapon system by means of electrical switching states, in such a way that the weapon system automatically changes to the "safe” state in the event of any malfunction or incorrect operation but the path between the electrical supply circuit and the ignition device is not included, so that this safety circuit also cannot prevent the uncontrolled breaking of the shot when the electronic switching element fails.
  • the object underlying the invention was to create a firing device of the type mentioned at the outset which meets all the safety requirements with regard to uncontrolled firing.
  • a second controllable switching element is arranged between the electronic switch and the ignition device, which can be controlled via a safety circuit which has a switching device in which the second switching element is opened in one switching position and the second is switched in the other switching position Switching element is closed.
  • the control of the electronic switch via a safety circuit which can be done in such a way that the path between the supply circuit and the ignition device is only released for a short time, ensures that even if the electronic switch is defective, the shot is broken at the wrong time.
  • the second controllable switching element itself does not have to switch the high current pulse, but only has to transmit it, the requirements for the properties of this second switching element are less stringent than for the power switching element.
  • a thyristor or a power transistor or a combination of transistors can be used as the power switching element.
  • a relay can serve as the second controllable switching element (claim 3), but an electronic switch can also be used at this point, which is justifiable at this point, taking into account the safety regulations, since a simultaneous and Similar defects on the two electronic switches arranged in the same branch are very unlikely to occur and electronic switches have a longer service life with regard to the number of switching operations.
  • a particularly advantageous embodiment of the firing device according to the invention is the subject of claim 2. This ensures that the second switching element is generally open and this state is immediately restored shortly after the firing signal has been given, regardless of whether the shot actually broke or whether a There is a defect.
  • a Fire logic 2 can be connected to the supply voltage 5 via a fire button 1.
  • the button signal flows into the firing logic 2.
  • This sends a firing signal via an amplifying transistor Tr3 and a Z diode to the control input 3a of an electronic switch, which is denoted by 3 in FIG. 1 and consists of two in the selected exemplary embodiment Transistors Tr1 and Tr2 in Darlington circuit.
  • a thyristor can also be used as the electronic switch 3 at this point, for example.
  • the supply voltage applied to the electronic switch 3 from the voltage source 5 is switched through when the electronic switch 3 is switched on and reaches the ignition device 4 via the resistors R1 and R2 when the relay contact a1 of a relay A is closed.
  • Relay A belongs to a safety circuit that can be operated from two buttons 6 and 7.
  • the "Ready to fire” state is set by pressing the button 6 and the "Safe” state is set by the 7 button.
  • the button 6 is pressed briefly, a current flows through the relay A, which pulls it in, whereupon it is held via a self-holding circuit consisting of the closed button 7, the relay contact a2 and a diode D2 which protects against incorrect polarity.
  • the diode D1 is used to reduce the fall time of relay A.
  • the self-holding circuit When the button 7 is pressed, the self-holding circuit is briefly interrupted and the relay returns to the idle state by opening the contact a1. The circuit is thus again in the “safe” state and no firing pulses can reach the ignition device 4.
  • the safety circuit also contains a time switching device 8 which, after a predetermined time interval has elapsed after the firing pulse has been applied to the electronic switch 3, opens the latching circuit of relay A via a control transistor Tr4 and thus automatically restores the state “safe with open contact a1”. This restoration of the “safe” state also takes place if, for example as a result of a defect, the voltage at the output of the electronic switch 3 is maintained after the firing signal is given as a result of a defect. This ensures the highest level of security.
  • Resistors R1 and R2 limit the current to the maximum permissible value for electronic switch 3.
  • FIG. 2 The embodiment of a firing device shown in FIG. 2 corresponds in principle to the embodiment according to FIG. 1. For this reason, the same switching elements are provided with the same reference numerals.
  • the fire logic 2 can be connected to the voltage supply 5 via the fire button 1.
  • the firing button 1 When the firing button 1 is actuated, the firing signal 2 passes from the firing logic 2 to the control input 3a of the electronic switch 3 via the transistor Tr3 and the Zener diode.
  • switching through the firing signal to the ignition device 4 is only possible if a second electronic switch 9 is transparent is controlled.
  • This second electronic switch 9 also consists of two transistors Tr5 and Tr6. An opening or closing signal can be fed to its control input 9a, which is either emitted by the two buttons 6 and 7 for the “ready to fire” or “safe” state or by the timer 8.
  • the “ready to fire” state is established by briefly pressing the button 6.
  • the triggered pulse is sent via a NAND gate N1 to the set input 10a of a bistable multivibrator 10, the output 10c of which is connected via a control transistor Tr 7 to the control input 9a of the electronic switch 9 connected is. If the bistable flip-flop 10 is set, it controls the second electronic switch 9 so that a firing signal coming from the first electronic switch 3 can reach the ignition device 4 in this switching state.
  • a reset signal from the time switching device 8 via the NAND gate N2 likewise reaches the bistable flip-flop 10 after a predetermined period of time, which likewise restores the “safe” state.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Abfeuervorrichtung für Waffensysteme mit einer das Abfeuersignal erzeugenden Abfeuerlogik, die von mindestens einem Abfeuertaster aus ansteuerbar ist und deren Ausgang mit dem Steuereingang eines ansteuerbaren elektronischen Leistungsschaltelementes verbunden ist, über das eine Zündvorrichtung mit einem elektrischen Versorgungskreis verbindbar ist.
  • In Waffensystemen, bei denen das Geschoß mittels einer elektrischen Abfeuervorrichtung abgefeuert wird, ist es erforderlich, die zum Zünden benötigte elektrische Energie über ein systemeigenes Schaltelement zur Verfügung zu stellen.
  • Bei vielen herkömmlichen Waffensystemen wird der zum Zünden benötigte verhältnismäßig hohe Stromimpuls durch ein Leistungsrelais geschaltet.
  • Dies hat aber zur Folge, daß bei den herkömmlichen elektrischen Abfeuervorrichtungen mit einem Leistungsrelais zwischen der Betätigung des Abfeuertasters bis zum Fließen des Abfeuerimpulsstromes durch den Zünder der Kartusche eine Totzeit auftritt, die im wesentlichen durch die Anzugzeit des Leistungsrelais bestimmt wird.
  • Eine Abfeuervorrichtung, bei der, wie eingangs erwähnt, ein elektronisches Schaltelement zur Schaltung des die Zündung bewirkenden Stromimpulses verwendet wird, ist aus der DE-A-2 046 098 bekannt. Es handelt sich dort um eine Schaltungsanordnung für Raketenstartgeräte, bei der die Zündimpulse über Thyristoren weitergeleitet werden.
  • Der Verwendung eines elektronischen Schaltelementes zur Schaltung des die Zündung bewirkenden Stromimpulses standen bisher allerdings sicherheitstechnische Bedenken entgegen, da bei einem Defekt eines derartigen elektronischen Schaltelementes, bei dem das Schaltelement leitend wird, ein unkontrolliertes Brechen des Schusses möglich ist.
  • Eine Schaltungsanordnung zur Sicherung von elektrisch betätigten Waffensystemen ist aus der DE-A-27 03 803 bekannt. Mit dieser bekannten Schaltungsanordnung ist es möglich, die Zustände « Sicher » und « Feuerbereit » eines Waffensystems durch elektrische Schaltzustände zu definieren, und zwar derart, daß das Waffensystem bei jeder Störung oder Fehlbedienung automatisch in den Zustand Sicher" übergeht. In die bekannte Schaltungsanordnung ist aber der Weg zwischen dem elektrischen Versorgungskreis und der Zündvorrichtung nicht mit einbezogen, so daß auch diese Sicherheitsschaltung das unkontrollierte Brechen des Schusses beim Ausfalls des elektronischen Schaltelementes nicht verhindern kann.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine Abfeuervorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die allen Sicherheitsanforderungen bezüglich eines unkontrollierten Abfeuerns genügt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen dem elektronischen Schalter und der Zündvorrichtung ein zweites ansteuerbares Schaltelement angeordnet ist, das über einen Sicherheitskreis steuerbar ist, der eine Umschaltvorrichtung aufweist, in deren einer Schaltstellung das zweite Schaltelement geöffnet und in deren anderer Schaltstellung das zweite Schaltelement geschlossen ist.
  • Die Ansteuerung des elektronischen Schalters über einen Sicherheitskreis, die so erfolgen kann, daß der Weg zwischen Versorgungskreis und Zündvorrichtung jeweils nur kurzzeitig freigegeben wird, stellt sicher, daß auch bei einem Defekt des elektronischen Schalters ein Brechen des Schusses zur Unzeit vermieden wird.
  • Da das zweite ansteuerbare Schaltelement selbst den hohen Stromimpuls nicht schalten, sondern nur weiterleiten muß, sind die Anforderungen an die Eigenschaften dieses zweiten Schaltelementes weniger hoch als an das Leistungsschaltelement.
  • Als Leistungsschaltelement kann ein Thyristor oder ein Leistungstransistor bzw. eine Kombination von Transistoren verwendet werden. Als zweites ansteuerbares Schaltelement kann, falls ein mechanisches Schaltelement gewünscht wird, ein Relais dienen (Anspruch 3), es kann aber auch an dieser Stelle ein elektronischer Schalter eingesetzt werden, was an dieser Stelle auch unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften vertretbar ist, da ein gleichzeitiger und gleichartiger Defekt an den beiden, im gleichen Zweig angeordneten elektronischen Schaltern nur mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit eintritt und elektronische Schalter eine längere Lebensdauer im Hinblick auf die Anzahl der Schaltvorgänge aufweisen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abfeuervorrichtung ist Gegenstand von Anspruch 2. Hierdurch wird sichergestellt, daß das zweite Schaltelement im allgemeinen offen ist und dieser Zustand kurze Zeit nach Abgabe des Abfeuersignals sofort wieder hergestellt wird, unabhängig davon, ob der Schuß tatsächlich brach oder ob ein Defekt vorliegt.
  • Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Abfeuervorrichtung näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt in einem Prinzipschaltbild eine Abfeuervorrichtung, bei der als zweites ansteuerbares Schaltelement ein Relais dient ;
    • Figur 2 zeigt ebenfalls in einem Prinzipschaltbild eine weitere Ausführungsform einer Abfeuervorrichtung, bei der als zweites ansteuerbares Schaltelement ein elektronischer Schalter dient.
  • In den Zeichnungen sind lediglich die Teile einer Abfeuervorrichtung dargestellt und bezeichnet, die für die Erläuterung der Erfindung wesentlich erscheinen.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Abfeuerlogik 2 über einen Abfeuertaster 1 an die Versorgungsspannung 5 anschließbar. Bei Betätigung des Abfeuertasters 1 fließt das Tastersignal in die Abfeuerlogik 2. Diese gibt ein Abfeuersignal über einen verstärkenden Transistor Tr3 und eine Z-Diode auf den Steuereingang 3a eines elektronischen Schalters, der in Fig. 1 mit 3 bezeichnet ist und im gewählten Ausführungsbeispiel aus zwei Transistoren Tr1 und Tr2 in Darlington-Schaltung besteht. Selbstverständlich kann als elektronischer Schalter 3 an dieser Stelle beispielsweise auch ein Thyristor verwendet werden.
  • Die am elektronischen Schalter 3 von der Spannungsquelle 5 her anliegende Versorgungsspannung wird beim Durchschalten des elektronischen Schalters 3 durchgeschaltet und gelangt über die Widerstände R1 und R2 zur Zündvorrichtung 4, wenn der Relaiskontakt a1 eines Relais A geschlossen ist.
  • Das Relais A gehört zu einem Sicherheitskreis, der von zwei Tastern 6 und 7 aus betätigbar ist. Hierbei wird durch Betätigung des Tasters 6 der Zustand « Feuerbereit und durch den Taster 7 der Zustand « Sicher eingestellt. Beim kurzen Drücken des Tasters 6 fließt durch das Relais A ein Strom, der es zum Anziehen bringt, worauf es über einen Selbsthaltekreis, bestehend aus dem geschlossenen Taster 7, dem Relaiskontakt a2 und einer gegen Fehlpolungen schützenden Diode D2, gehalten wird. Die Diode D1 dient dazu, die Abfallzeit des Relais A zu reduzieren.
  • Bei Betätigung des Tasters 7 wird der Selbsthaltekreis kurzzeitig unterbrochen und das Relais kehrt unter Öffnung des Kontaktes a1 in den Ruhezustand zurück. Damit befindet sich die Schaltung wieder im Zustand « Sicher und es können keine Abfeuerimpulse zur Zündvorrichtung 4 gelangen.
  • Der Sicherheitskreis enthält weiterhin eine Zeitschaltvorrichtung 8, die nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls nach Anliegen des Abfeuerimpulses am elektronischen Schalter 3 über einen Steuertransistor Tr4 den Selbsthaltekreis des Relais A öffnet und damit automatisch den Zustand « Sicher mit geöffnetem Kontakt a1 wieder herstellt. Diese Wiederherstellung des Zustandes « Sicher » erfolgt auch dann, wenn beispielsweise infolge eines Defektes die Spannung am Ausgang des elektronischen Schalters 3 nach Abgabe des Abfeuersignals infolge eines Defektes erhalten bleibt. Hierdurch ist ein Höchstmaß an Sicherheit erreicht.
  • Durch die Widerstände R1 und R2 wird der Strom auf den maximal für den elektronischen Schalter 3 zulässigen Wert begrenzt.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer Abfeuervorrichtung entspricht im Prinzip der Ausführungsform nach Fig. 1. Aus diesem Grund sind gleiche Schaltelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Abfeuerlogik 2 ist über den Abfeuertaster 1 mit der Spannungsversorgung 5 verbindbar. Bei Betätigung des Abfeuertasters 1 gelangt von der Abfeuerlogik 2 aus das Abfeuersignal über den Transistor Tr3 und die Z-Diode auf den Steuereingang 3a des elektronischen Schalters 3. Eine Durchschaltung des Abfeuersignals zur Zündvorrichtung 4 ist aber nur möglich, wenn ein zweiter elektronischer Schalter 9 durchlässig gesteuert ist. Dieser zweite elektronische Schalter 9 besteht ebenfalls aus zwei Transistoren Tr5 und Tr6. Seinem Steuereingang 9a kann ein Öffnungs- bzw. Schließsignal zugeführt werden, das entweder von den beiden Tastern 6 und 7 für die Zustände «Feuerbereit» bzw. « Sicher» oder von der Zeitschaltvorrichtung 8 aus abgegeben wird.
  • Die Herstellung des Zustandes « Feuerbereit » erfolgt durch kurze Betätigung des Tasters 6. Der ausgelöste Impuls gelangt über ein NAND-Gatter N1 auf den Setzeingang 10a einer bistabilen Kippstufe 10, deren Ausgang 10c über einen Steuertransistor Tr 7 mit dem Steuereingang 9a des elektronischen Schalters 9 verbunden ist. Wird die bistabile Kippstufe 10 gesetzt, so steuert sie den zweiten elektronischen Schalter 9 durchlässig, so daß in diesem Schaltzustand ein vom ersten elektronischen Schalter 3 kommendes Abfeuersignal zur Zündvorrichtung 4 gelangen kann.
  • Bei Betätigung des Tasters 7 wird ein Signal über ein NAND-Gatter N3 auf den Löscheingang 10b der bistabilen Kippstufe 10 gegeben. Diese wird zurückgesetzt und dadurch der elektronische Schalter 9 gesperrt und der Zustand « Sicher wieder hergestellt.
  • Nach Abgabe des Abfeuerimpulses gelangt nach einem vorgegebenen Zeitraum von der Zeitschaltvorrichtung 8 über das NAND-Gatter N2 ebenfalls ein Rücksetzsignal auf die bistabile Kippstufe 10, wodurch ebenfalls der Zustand « Sicher wieder hergestellt wird.

Claims (6)

1. Elektrische Abfeuervorrichtung für Waffensysteme mit einer das Abfeuersignal erzeugenden Abfeuerungslogik (2), die von mindestens einem Abfeuertaster (1) aus ansteuerbar ist und deren Ausgang mit dem Steuereingang (3a) eines ansteuerbaren elektronischen Leistungsschaltelementes (3) verbunden ist, über das eine Zündvorrichtung (4) mit einem elektrischen Versorgungskreis (5) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem elektronischen Schalter (3) und der Zündvorrichtung (4) ein zweites ansteuerbares Schaltelement (A-a1 ; 9) angeordnet ist, das über einen Sicherheitskreis steuerbar ist, der eine Umschaltvorrichtung (6, 7) aufweist, in deren einer Schaltstellung das zweite Schaltelement (A-a1, 9) geöffnet und in deren anderer Schaltstellung das zweite Schaltelement (A-a1 ; 9) geschlossen ist.
2. Abfeuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitskreis eine Zeitsteuervorrichtung (8) enthält, die jeweils nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes nach der Abgabe des Abfeuersignals das zweite Schaltelement (A-a1, 9) in den geöffneten Zustand steuert.
3. Abfeuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Schaltelement ein Relais (A) dient, dessen Relaiskontakt (a1) zwischen den elektronischen Schalter (3) und die Zündvorrichtung (4) eingeschaltet ist, während die Relaisspule (A) Teil des Sicherheitskreises ist.
4. Abfeuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung zwei Taster (6, 7) zur Anwahl der Zustände « Sicher und « Feuerbereit » aufweist und das Relais (A) einen Selbsthaltekreis (a2-D2) besitzt, wobei durch Betätigung des Tasters (7) « Sicher der Selbsthaltekreis des Relais (A) geöffnet wird.
5. Abfeuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Schaltelement ein elektronischer Schalter (9) dient, dessen Ansteuereingang (9a) mit dem Sicherheitskreis über eine bistabile Kippstufe (10) verbunden ist, in deren erstem Schaltzustand das zweite Schaltelement (9) ein Schließsignal erhält, während es im zweiten Schaltzustand ein Öffnungssignal erhält.
6. Abfeuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung zwei Taster (6, 7) zur Anwahl der Zustände « Sicher und « Feuerbereit » aufweist, wobei durch Betätigung des Tasters (6) « Feuerbereit die bistabile Kippstufe (10) in den ersten Schaltzustand und durch Betätigung des Tasters (7) « Sicher in den zweiten Schaltzustand gesteuert wird.
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