EP0100847B1 - Mine for fighting land vehicles - Google Patents
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- F42C7/00—Fuzes actuated by application of a predetermined mechanical force, e.g. tension, torsion, pressure
- F42C7/02—Contact fuzes, i.e. fuzes actuated by mechanical contact between a stationary ammunition, e.g. a land mine, and a moving target, e.g. a person
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- F42C11/00—Electric fuzes
- F42C11/02—Electric fuzes with piezo-crystal
Definitions
- the invention relates to a mine for combating land vehicles, in particular tanks, with an active charge arranged in a housing and actuable by means of an ignition device which can be triggered by a mechanical / electrical pressure sensor.
- BE-A-516 680 and AT-A-313 770 describe circular flexible covers over leads that enable the leads to be triggered, they do not have the function of a sensor with which the degree of deformation can be recognized and assessed .
- a disadvantage of these pressure sensors is, among other things, that the triggering takes place practically without delay, and they are also not sufficiently secure against unwanted removal or destruction of the mines by mechanical clearing devices and / or by detonative clearing.
- the lead housing has a preferably circular area, referred to as the sensor surface, which is designed in relation to the thickness of the housing as a thin membrane, and which as a result of Deflection of this area resulting from external load can be determined by means of an electromechanical transducer connected to the area.
- an embodiment of the invention provides for stiffening the area of the housing surrounding the sensor surface by means of ribs which are directed towards the interior of the housing.
- the sensor surface is limited along its circumference by notches in the form of, for example, grooves, so that the deflection of the other housing parts is largely decoupled from the sensor surface.
- a special element made of spring steel or another material for example, can be inserted into the outer surface of the mine housing as a membrane-like thin bending or sensor surface, or a correspondingly thin area, possibly delimited by the notches, in the one-piece plastic or else Mine housing upper or lower part made of another suitable material can be provided.
- the mine housing upper part is provided as a particularly preferred area of the arrangement of the sensor surface, and in particular the area located above the active charge.
- This arrangement is particularly advantageous because when the mine is laid, whether camouflaged in the ground or on the surface of the ground, it cannot be ruled out with complete certainty that voids can be present under the mine.
- the arrangement above the active charge promotes the desired goal of only triggering if the active charge itself and not just the lead casing is covered by the wheel / chain area of a vehicle to be sensed.
- the sensor surface extends only over a relatively small area of the active charge surface.
- a pressure signature may be given which roughly corresponds to that during a crossing, which is due to the fact that a stress or There is also a shift in the lateral direction, which cannot easily be suppressed in the evaluation of the signals.
- the measure mentioned ensures that the spreading size of the existing Effect on the active charge area can be localized.
- an embodiment of the invention provides for a piezo quartz to be attached to the inside of the sensor surface as an electromechanical transducer for the deflection system by gluing or in another way.
- Other converters such as Capacitively or inductively detunable resonant circuits, switches, acceleration sensors, variable resistance paths (strain gauges) or the like can be used, but apart from cost reasons, the piezo quartz has the main advantage that it reacts to deflection in the same way as the sensor surface and in particular works passively, therefore for detection no power supply needed.
- the coupling of the sensor surface and the piezo quartz according to the invention only registers dynamic changes, whereas a static prestressing about the temperature of housing parts or the exposure to soil or a water column above the mine again "forget” after a single signal. becomes.
- the simplest case of a signal evaluation is the evaluation of the signal level. This criterion is then passed on to the ignition electronics. It only makes sense to evaluate signals from the sensor if other sensors provided in the mine also detect a target.
- the electrical evaluation of the signal can provide that a frequency or bandpass filter is switched into the signal evaluation to suppress interference.
- a frequency or bandpass filter is switched into the signal evaluation to suppress interference.
- the active charge 2 is arranged in the housing from upper part) 1a and lower part 1.
- the relatively small, thin housing section 3 is the bending membrane or the sensor surface.
- the relatively large remaining area above the active charge 2 is stabilized by the support ribs 5 against bending stresses.
- the piezo quartz 4 serving as a physical transducer is arranged in the area of the sensor surface 3 by gluing or another type of fastening.
- Fig. 1a shows a detail and enlarged representation of the membrane surface 3 with the surrounding annular groove 6 for decoupling the bending surface from the rest of the housing.
- the support ribs 5 are arranged in a radial manner, and covers the sensor surface 3 only a very small part of the surface of the active charge, as a result of which the advantageous effect described above results.
- the sensor surface 3 with the converter 4 is followed by the amplifier 7 and the bandpass filter 8.
- the threshold detector 9 evaluates the amplitude size.
- the ignition logic pressure information is available at 14.
- the signal processing is improved if the pressure signals are counted or integrated in the comparator 10 and compared with a previously set quantity. This information is available at point 1.1 when the set quantity has been reached. Further vehicle-typical signal analyzes can still be carried out if the distances between the pressure signals and their length are compared with a predetermined time pattern in the further comparator 12. The rated information is then available at 13.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Mine zur Bekämpfung von Landfahrzeugen, insbesondere Panzern, mit in einem Gehäuse angeordneter, mittels einer durch einen mechanisch/elektrischen Drucksensor auslösbaren Zündeinrichtung betätigbaren Wirkladung.The invention relates to a mine for combating land vehicles, in particular tanks, with an active charge arranged in a housing and actuable by means of an ignition device which can be triggered by a mechanical / electrical pressure sensor.
Bekannt ist die Verwendung mechanischer Drucksensoren als Hauptauslösesensoren für die Wirkladung von Landminen. Diese mechanischen Drucksensoren herkömmlicher Art initiieren direkt die pyrotechnische Zündkette. Sie lösen beim Überdecken durch den Rad/Kettenbereich eines Fahrzeuges die Detonation aus. Hierbei bewirkt der eine vorgegebenen Wert übersteigende Druck beispielsweise das Brechen einer Sollbruchstelle und über eine Anstichnadel o. dgl. das Initiieren eines druck-, schlag- oder reibempfindlichen Zündsatzes, der seinerseits die Wirkladung der Mine zündet. Es ist auch bekannt, Piezoquarze als Drucksensoren einzusetzen. Bei der US-A-3 094 929 ist ein Piezoquarz auf dem Minengehäuse angeordnet. Ein elektrisches Signal entsteht dabei durch die von einen Gegenlager erzeugte Druckkraft unter der Einwirkung von Beschleunigungskräften. Bei der in der GB-A-1 231 720 beschriebenen Mine befindet sich der Quarz zwischen zwei Druckplatten. Die Gehäusewand selbst ist dabei nirgends als Sensorfläche ausgebildet.The use of mechanical pressure sensors as main trigger sensors for the effective charging of landmines is known. These conventional mechanical pressure sensors directly initiate the pyrotechnic ignition chain. They trigger the detonation when covered by the wheel / chain area of a vehicle. Here, the pressure exceeding a predetermined value causes, for example, the breaking of a predetermined breaking point and, via a piercing needle or the like, the initiation of a pressure, impact or friction-sensitive primer which in turn ignites the effective charge of the mine. It is also known to use piezo crystals as pressure sensors. In US-A-3 094 929 a piezo quartz is arranged on the mine housing. An electrical signal is generated by the pressure force generated by a counter bearing under the influence of acceleration forces. In the mine described in GB-A-1 231 720, the quartz is located between two pressure plates. The housing wall itself is nowhere designed as a sensor surface.
In der BE-A-516 680 und der AT-A-313 770 sind kreisförmige flexible Abdeckungen über Minen beschrieben, die die Auslösung der Minen ermöglichen, sie haben nicht die Funktion eines Sensors, mit dem das Maß der Verformung erkannt und bewertet werden kann.BE-A-516 680 and AT-A-313 770 describe circular flexible covers over leads that enable the leads to be triggered, they do not have the function of a sensor with which the degree of deformation can be recognized and assessed .
Nachteilig bei diesen Drucksensoren ist u.a., daß die Auslösung praktisch ohne Zeitverzug erfolgt, und sie auch nicht hinreichend sicher gegen ungewolltes Beseitigen bzw. Zerstören der Minen durch mechanische Räumgeräte und/oder durch detonatives Räumen sind.A disadvantage of these pressure sensors is, among other things, that the triggering takes place practically without delay, and they are also not sufficiently secure against unwanted removal or destruction of the mines by mechanical clearing devices and / or by detonative clearing.
Von modernen Minen wird dies jedoch verlangt. Um dies zu erreichen, ist es eine Grundvoraussetzung, daß der mechanische Drucksensor nicht unmittelbar die Zündauslösung einleitet. Bei modernen Minenzündern soll in der Regel auch nicht der erste Druckanstieg mit der Minenauslösung zusammenfallen, da es bei der Zielüberdeckung meist noch zu einem späteren Zeitpunkt wirkungsvollere Zündpunkte gibt. Daher ist es erforderlich, daß einmalige Vorgänge sensiert und bewertet werden, damit anschließend das Sensorsystem gegebenenfalls noch weitere Signale auch von anderen Sensoren aufnehmen und bewerten kann.However, this is required of modern mines. In order to achieve this, it is a basic requirement that the mechanical pressure sensor does not immediately initiate triggering. With modern mine detonators, the first pressure rise should not usually coincide with the mine release, since there are usually more effective ignition points at a later point in time when the target is covered. It is therefore necessary for one-off processes to be sensed and evaluated so that the sensor system can then also record and evaluate other signals from other sensors.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen mechanischen Drucksensor anzugeben, der bei möglichst kleiner Baugröße und einfachem Aufbau eine Signalverarbeitung und Umwandlung in elektrische Größen erlaubt, um einem möglichst wirkungsvollen Zündzeitpunkt zu erreichen und ungewolltes Auslösen zu verhindern.It is therefore the object of the invention to provide a mechanical pressure sensor which, with the smallest possible size and simple construction, allows signal processing and conversion into electrical variables in order to achieve the most effective ignition point possible and to prevent unwanted triggering.
Nach dem Vorschlag der Erfindung wird dies bei einer Mine der eingangs erwähnten Art erfindungsgamäß dadurch erreicht, daß das Minengehäuse einen als Sensorfläche bezeichneten, vorzugsweise kreisrunden, flächigen Bereich aufweist, der im Verhältnis zur Dicke des Gehäuses als dünne Membran ausgebildet ist, und die infolge einer äußeren Belastung enstehende Durchbiegung dieses Bereiches mittels eines mit dem Bereich verbundenen elektromechanischen Wandlers bestimmbar ist.According to the proposal of the invention, this is achieved according to the invention in a lead of the type mentioned at the outset in that the lead housing has a preferably circular area, referred to as the sensor surface, which is designed in relation to the thickness of the housing as a thin membrane, and which as a result of Deflection of this area resulting from external load can be determined by means of an electromechanical transducer connected to the area.
Um die Durchbiegung möglichst genau auf den als Sensorfläche ausgebildeten Bereich zu beschränken bzw. zu lokalisieren, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, den die Sensorfläche umgebenden Beeich des Gehäuses mittels nach dem Inneren des Gehäuses zu gerichteten Rippen zu versteifen.In order to limit or localize the deflection as precisely as possible to the area designed as a sensor surface, an embodiment of the invention provides for stiffening the area of the housing surrounding the sensor surface by means of ribs which are directed towards the interior of the housing.
In gleicher Weise wirkt es sich auch aus, wenn nach einer anderen Ausgestaltung die Sensorfläche längs ihres Umfanges durch Einkerbungen in Form von beispielsweise Nuten begrenzt wird, so daß die Durchbiegung der übrigen Gehäuseteile von der Sensorfläche weitgehendst abgekoppelt ist. Dabei kann als membranartige dünne Biege- bzw. Sensorfläche sowohl ein besonderes Element etwa aus Federstahl oder einem anderen Material in die Außenfläche des Minengehäuses eingesetzt werden, oder aber ein entsprechend dünn ausgebildeter und ggf. von den Einkerbungen umgrenzter Bereich im einstückig ausgebildeten aus Kunststoff oder auch aus einem anderen geeigneten Material hergestellten Minengehäuse-Ober- oder -Unterteil vorgesehen sein.It also has the same effect if, according to another embodiment, the sensor surface is limited along its circumference by notches in the form of, for example, grooves, so that the deflection of the other housing parts is largely decoupled from the sensor surface. Both a special element made of spring steel or another material, for example, can be inserted into the outer surface of the mine housing as a membrane-like thin bending or sensor surface, or a correspondingly thin area, possibly delimited by the notches, in the one-piece plastic or else Mine housing upper or lower part made of another suitable material can be provided.
Als besonders bevorzugter Bereich der Anordnung der Sensorfläche ist das Minengehäuseoberteil vorgesehen, udn zwar insbesondere der über der Wirkladung befindliche Bereich. Diese Anordnung ist vor allem auch deshalb vorteilhaft, weil bei einer Verlegung der Mine, sei es getarnt im Erdreich oder auch an der Oberfläche des Erdreichs, nicht mit völliger Sicherheit ausgeschlossen werden kann, daß unter der Mine Hohlräume vorhanden sein können. Die Anordnung über der Wirkladung fördert das angestrebte Ziel, eine Auslösung möglichst nur dann zu bewirken, wenn die Wirkladung selbst und nicht nur das Minengehäuse schlechthin vom zu sensierenden Rad/Kettenbereich eines Fahrzeuges überdeckt wird.The mine housing upper part is provided as a particularly preferred area of the arrangement of the sensor surface, and in particular the area located above the active charge. This arrangement is particularly advantageous because when the mine is laid, whether camouflaged in the ground or on the surface of the ground, it cannot be ruled out with complete certainty that voids can be present under the mine. The arrangement above the active charge promotes the desired goal of only triggering if the active charge itself and not just the lead casing is covered by the wheel / chain area of a vehicle to be sensed.
Dieses Ziel wird noch weiter dadurch gefördert, daß in zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, die Sensorfläche nur über einen verhältnismäßig kleinen Bereich der Wirkladungspoberfläche zu erstrecken. Wie sich nämlich gezeigt hat, kann auch bei Vorbeifahrt in geringem Abstand an einer getarnten, vergrabenen Mine unter Umständen eine Drucksignatur abgegeben werden, die in etwa derjenigen bei einer Überfahrt entspricht, was darauf zurückzuführen ist, daß im Tarnmaterial bzw. Erdreich eine Beanspruchung bzw. Verschiebung auch in seitlicher Richtung erfolgt, was sich nicht ohne weiteres in der Auswertung der Signale unterdrücken läßt. Durch die erwähnte Maßnahme wird jedoch erreicht, daß die Streugröße des vorhandenen Effektes auf den Wirkladungsbereich lokalisiert werden kann.This goal is further promoted by the fact that in a further expedient embodiment of the invention it is provided that the sensor surface extends only over a relatively small area of the active charge surface. As has been shown, even when driving past a camouflaged, buried mine at a short distance, a pressure signature may be given which roughly corresponds to that during a crossing, which is due to the fact that a stress or There is also a shift in the lateral direction, which cannot easily be suppressed in the evaluation of the signals. The measure mentioned, however, ensures that the spreading size of the existing Effect on the active charge area can be localized.
Des weiteren sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, an der Gehäuseinnenseite der Sensorfläche einen Piezoquarz als elektromechanischen Wandler für das Durchbiegungssystem durch Kleben oder auch auf eine andere Art zu befestigen. Zwar sind auch andere Wandler wie z.B. kapazitiv oder induktiv verstimmbare Schwingkreise, Schalter, Beschleunigungssensoren, veränderliche Widerstandsbahnen (Dehnungsmeßstreifen) oder dgl, verwendbar, der Piezoquarz hat jedoch außer Kostengründen vor allem den Vorzug, daß er in gleicher Weise wie die Sensorfläche auf Durchbiegung reagiert und insbesondere passiv arbeitet, daher zur Detektion keine Energieversorgung benötigt. Von Vorteil ist dabei auch, daß die erfindungsgemäße Kopplung von Sensorfläche und Piezoquarz nur dyanmsiche Änderungen registriert, wogegen eine statische Vorspannung etwa über den.Temperaturgang von Gehauseteilen oder durch die Belastung durch Erdreich oder eine über der Mine stehende Wassersäule nach einmaliger Signalabgabe wieder "vergessen" wird.Furthermore, an embodiment of the invention provides for a piezo quartz to be attached to the inside of the sensor surface as an electromechanical transducer for the deflection system by gluing or in another way. Other converters such as Capacitively or inductively detunable resonant circuits, switches, acceleration sensors, variable resistance paths (strain gauges) or the like can be used, but apart from cost reasons, the piezo quartz has the main advantage that it reacts to deflection in the same way as the sensor surface and in particular works passively, therefore for detection no power supply needed. It is also advantageous that the coupling of the sensor surface and the piezo quartz according to the invention only registers dynamic changes, whereas a static prestressing about the temperature of housing parts or the exposure to soil or a water column above the mine again "forget" after a single signal. becomes.
Der einfachste Fall einer Signalauswertung ist die Bewertung der Signalhöhe. Dieses Kriterium wird dann an die Zündelektronik weitergegeben. Es ist sinnvoll, signale vom Sensor nur dann zu bewerten, wenn auch noch weitere in der Mine vorgesehne Sensoren ein Ziel feststellen.The simplest case of a signal evaluation is the evaluation of the signal level. This criterion is then passed on to the ignition electronics. It only makes sense to evaluate signals from the sensor if other sensors provided in the mine also detect a target.
Die elektrische Auswertung des Signals kann vorsehen, daß zur Störunterdrückung ein Frequenz- oder Bandpaßfilter in die Signalauswertung geschaltet wird. Zur Bestimmung des richtigen Zeitpunktes eines Ketten-, Rad- oder Laufrollensignals vom Fahrzeug ist eine Integration oder Abzählen der Signaldauer bzw. der Signalanzahl möglich.The electrical evaluation of the signal can provide that a frequency or bandpass filter is switched into the signal evaluation to suppress interference. To determine the correct time of a chain, wheel or roller signal from the vehicle, it is possible to integrate or count the signal duration or the number of signals.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses im folgenden erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
- Figur 1 und 1a eine Mine in einem Axialschnitt mit einer vergrößert dargestellten Einzeiheit,
Figur 2 das Gehäuseoberteil in einer Ansicht von unten undFigur 3 ein Beispiel für die Aufarbeitung der Signale.
- 1 and 1a a lead in an axial section with an enlarged detail,
- Figure 2 shows the housing top in a view from below and
- Figure 3 shows an example of the processing of the signals.
Nach Figur 1 ist im Gehäuse aus Obertei) 1a und Unterteil 1 die Wirkladung 2 angeordnet. Die verhältnismäßig kleine dünne Gehäusepartie 3 ist die Biegemembran bzw. die Sensorfläche. Die demgegenüber verhältnismäßig große übrige Fläche über der Wirkladung 2 ist durch die Stütz rippen 5 gegen Biegebeanspruchungen stabilisiert. An der Innenseite des Gehäuseoberteils 1a ist im Bereich der Sensorfläche 3 durch Kleben oder eine andere Befestigungsart der als physikalischer Wandler dienende Piezoquarz 4 angeordnet. Fig. 1a zeigt im Ausschnitt und vergrößerter Darstellung die Membranfläche 3 mit sie umgebender ringförmiger Nut 6 zur Entkoppelung der Biegefläche vom übrigen Gehäuse.According to Figure 1, the
Wie aus Figur 2, in der die mit der Figur 1 übereinstimenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zu ersehen ist, sind die Stützrippen 5 strahlenförmig angeordnet, und überdeckt die Sensorfläche 3 nur einen sehr kleinen Teil der Oberfläche der Wirkladung, wodurch sich der vorstehend beschriebene vorteilhafte Effekt ergibt.As can be seen from FIG. 2, in which the parts corresponding to FIG. 1 are provided with the same reference numerals, the
Bei der schematisch dargestellten Signalaufarbeitung der Figur 3 ist der Sensorfläche 3 mit dem Wandler 4 der Verstärker 7 und das Bandpaßfilter 8 nachgeschaltet. Der Schwellertdetektor 9 bewertet die Amplitudengröße. Die Druckinformation der Zündlogik steht bei 14 zur Verfügung.3, the
Eine Verbesserung der Signalaufarbeitung ergibt sich, wenn die Drucksignale in dem Komparator 10 abgezählt bzw. integriert und mit einer vorher eingestellten Menge verglichen werden. Diese Information liegt dann bei Punkt 1.1 an, wenn die eingestellte Menge erreicht ist. Weitere fahrzeugtypische Signalanalysen lassen sich noch durchführen, wenn die Abstände zwichen den Drucksignalen und ihre Länge mit einem vorgegebenen Zeitmuster in dem weiteren Komparator 12 verglichen werden. Die bewertete Information steht dann bei 13 zur Verfügung.The signal processing is improved if the pressure signals are counted or integrated in the
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