SE1000178A1

SE1000178A1 - Flexible ignition screw

Info

Publication number: SE1000178A1
Application number: SE1000178A
Authority: SE
Inventors: Lennart Gustavsson
Original assignee: Bae Systems Bofors Ab
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-05-17
Also published as: SE534168C2

Description

_2.._ UPPFINNINGENS SYFTE OCH DESS SÄRDRAG Ett huvudändamål med föreliggande uppfinning är en förbättrad tändskruv som kan motstå stora mekaniska påkänningar utan att gå sönder. OBJECT OF THE INVENTION AND ITS FEATURES A principal object of the present invention is an improved spark plug which can withstand great mechanical stresses without breaking.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är en tändskruv, där gasflödet enkelt kan justeras med hänsyn till olika drivladdningar.A further object of the present invention is an ignition screw, where the gas flow can be easily adjusted with regard to different propellant charges.

Nämnda ändamål, samt andra här ej uppräknade syften, tillgodoses på ett tillfredställande sätt, genom. vad som anges i de föreliggande självständiga patentkraven.The said purposes, as well as other purposes not listed here, are met in a satisfactory manner, by. what is stated in the present independent patent claims.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven.Embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Således, enligt föreliggande uppfinning, har man åstadkommit en tändskruv för användning i en ammunitionsenhet innefattande en granat och en patronhylsa för antändning av en i patronhylsan anordnad drivladdning, vilken tändskruv^ innefattar en förbränningskammare innefattande en pyroteknisk laddning, och en expansionskammare innefattande radiellt anordnade gasutlopp, vilken expansionskammare är utformad att klara stora mekaniska påkänningar.Thus, according to the present invention, there is provided an ignition screw for use in an ammunition unit comprising a grenade and a cartridge case for igniting a propellant charge disposed in the cartridge case, the igniter screw comprising a combustion chamber comprising a pyrotechnic charge, and an expansion chamber comprising an expansion chamber. which expansion chamber is designed to withstand large mechanical stresses.

Kännetecknande för tändskruven är att expansions- kammaren är utformad som en dragfjäder av spiraltyp där mellanrummet mellan dragfjäderns lindningsvarv utgör tändskruvens gasutlopp till omgivande drivladdningen, Enligt ytterligare aspekter för tändskruven gäller enligt uppfinningen: att dragfjädern är utformad så att dragfjäderns gasutlopp, initialt, är stängt för att vid stigande gastryck i expansionskammaren successivt öppnas, _ 3 _ att dragfjäderns lindningsvarv är utformade med kvadratiskt tvärsnitt för effektiv tätning mot omgivande drivladdning då gasutloppet är stängt, att dragfjädern även innefattar gaskanaler radiellt anordnade i kontaktytorna mellan lindningsvarven, att dragfjäderns främre gavel är försedd med en tätningsdel för tätning mot omgivande drivladdning, att dragfjäderns bakre gavel är utformad med en pressfattning för montering av dragfjädern i förbränningskammaren, att dragfjäderns pressfattning är koniskt utformad, att dragfjäderns bakre gavel är nwnterad till förbränningskammaren via en adapter, varvid den ena ändan av adaptern är monterad till dragfjädern via en pressfattning och den andra ändan av adaptern är monterad till förbränningskammaren via ett gängförband, att dragfjädern. har en fjäderkonstant som är vald så att gasutloppen mellan lindningsvarven vid trycksättning, ökar linjärt med stigande gastryck.Characteristic of the ignition screw is that the expansion chamber is designed as a helical spring type where the gap between the winding turns of the tension spring constitutes the ignition screw's gas outlet to the surrounding propellant charge. According to further aspects of the ignition screw: the tension spring is designed so that the tension spring is initial. that with rising gas pressure in the expansion chamber successively opens, that the winding turns of the tension spring are formed with a square cross-section for effective sealing against the surrounding propellant charge when the gas outlet is closed, that the tension spring also comprises gas channels radially arranged in the contact surfaces between the winding turns. a sealing part for sealing against the surrounding propellant charge, that the rear end of the tension spring is formed with a press socket for mounting the tension spring in the combustion chamber, that the press socket of the tension spring is conically shaped, that the rear end of the tension spring is mounted to f the combustion chamber via an adapter, one end of the adapter being mounted to the tension spring via a press socket and the other end of the adapter being mounted to the combustion chamber via a threaded connection, to the tension spring. has a spring constant that is selected so that the gas outlets between the winding turns during pressurization, increase linearly with increasing gas pressure.

Enligt föreliggande uppfinning har man även åstadkommit en ammunitionsenhet anordnad för nämnda tändskruv.According to the present invention, there has also been provided an ammunition unit arranged for said igniter screw.

Kännetecknande för ammunitionsenheten är att ammunitionsenheten innefattar en hållare i form av en cylinder fast anordnad i granathylsans främre del i anslutning till granatens bakre ända, varvid drag- fjäderns främre del är rörligt anordnad i cylindern så _4_ att dragfjädern kan röra sig fritt framåt och bakåt i patronhylsan vid trycksättning av dragfjädern.Characteristic of the ammunition unit is that the ammunition unit comprises a holder in the form of a cylinder fixedly arranged in the front part of the grenade sleeve in connection with the rear end of the grenade, the front part of the tension spring being movably arranged in the cylinder so that the tension spring can move freely forwards and backwards. the cartridge case when pressurizing the tension spring.

FÖRDELAR OCH EFFEKTER MED UPPFINNINGEN Uppfinningen innebär en rad fördelar och effekter: Genom den unika konstruktionen där tändskruvens expansionskammare är utformad som en dragfjäder, vilken är flexibel både i axiell och i radiell led, åstadkommes en mekaniskt stabil tändskruv som klarar stora mekaniska påkänningar utan att gå sönder.ADVANTAGES AND EFFECTS OF THE INVENTION The invention entails a number of advantages and effects: Through the unique construction where the ignition screw expansion chamber is designed as a tension spring, which is flexible both in axial and radial direction, a mechanically stable ignition screw is provided that can withstand large mechanical stresses without going broken.

Genom. dragfjäderns funktion att expandera i längdled vid trycksättning, varvid mellanrummet mellan dragfjäderns lindningsvarv bildar tändskruvens gasutlopp, åstadkommes en enkel och billig tändskruvs- konstruktion. Genom att mellanrummet mellan lindnings- varven ökar med stigande gastryck möjliggörs även ett variabelt gasflöde ut från tändskruven och därmed möjlighet att styra gasflödet till drivladdningen.By. the function of the tension spring to expand longitudinally during pressurization, whereby the space between the winding turns of the tension spring forms the gas outlet of the ignition screw, a simple and inexpensive ignition screw construction is achieved. As the gap between the winding turns increases with rising gas pressure, it is also possible for a variable gas flow out of the ignition screw and thus the possibility of controlling the gas flow to the propellant charge.

Genom. val av material i fjädern, stigningvinkel och tvärsnittsarea för lindningsvarven kan även gasflödet optimeras med avseende på typ av drivladdning.By. selection of material in the spring, pitch angle and cross-sectional area of the winding turns, the gas flow can also be optimized with respect to the type of propellant charge.

Grundtanken bakom uppfinning är således en. mekaniskt flexibel tändskruv som klarar stora mekaniska påkänningar, vilka exempelvis uppstår i samband med ett laddningsförfarande eller under transport av ammunitionsenheter i ett stridsfordon.The basic idea behind the invention is thus one. mechanically flexible ignition screw that can withstand large mechanical stresses, which occur, for example, in connection with a charging process or during transport of ammunition units in a combat vehicle.

En ytterligare tanke med uppfinningen är att tändskruvens gasflöde enkelt ska kunna justeras med avseende på olika drivladdningar.A further idea of the invention is that the gas flow of the ignition screw should be easily adjustable with respect to different propellant charges.

Ytterligare fördelar och effekter kommer att framgå vid studium och beaktande av den följande, detaljerade beskrivningen av uppfinningen under samtidig hänvisning till ritningsfigurer där; _5_ Fig. l visar schematiskt ett längdsnitt av en ammunitionsenhet innefattande en tändskruv' vars expansionskammare utgörs av en dragfjäder av spiraltyp, Fig. 2 visar en sidovy av tändskruven enligt figur l, Fig. 3 visar en del av dragfjädern enligt figur 2, varvid fjädern är i stängt läge, Fig. 4 visar en del av dragfjädern enligt figur 2, varvid fjädern är i öppet läge, Fig. 5 visar ett specialutförande av dragfjädern enligt figur 2, där fjädern är utformad med kvadratiskt tvärsnitt med radiellt anordnade gaskanaler i kontaktytorna mellan fjäderns lindningsvarv.Additional advantages and effects will become apparent upon study and consideration of the following detailed description of the invention when taken in conjunction with the accompanying drawings; Fig. 1 schematically shows a longitudinal section of an ammunition unit comprising an igniter screw whose expansion chamber consists of a helical spring type, Fig. 2 shows a side view of the igniter screw according to Fig. 1, Fig. 3 shows a part of the tension spring according to Fig. 2, the spring is in closed position, Fig. 4 shows a part of the tension spring according to Fig. 2, the spring being in open position, Fig. 5 shows a special embodiment of the tension spring according to Fig. 2, where the spring is formed with a square cross-section with radially arranged gas channels in the contact surfaces between spring winding turns.

DETALJERAD UTFÖRANDEBESKRIVNING I figur l visas en ammunitionsenhet l, innefattande en granat 3 och eni patronhylsa 2 och eni drivladdning 4 anordnad i patronhylsan 2, Drivladdningen 4 är avsedd för framdrivning av granaten 3 vid utskjutning ur ett kanonrör och kan exempelvis bestå av ett konventionellt nitrocellulosa (NC) krut. Även andra typer av kanonkrut är möjliga. Granaten 3, som kan utgöras av en pansarspränggranat beskrivs ej närmare här.DETAILED DESCRIPTION OF THE DESCRIPTION Figure 1 shows an ammunition unit 1, comprising a grenade 3 and a cartridge case 2 and a propellant charge 4 arranged in the cartridge case 2. The propellant charge 4 is intended for propelling the grenade 3 when fired from a cannonball NC) powder. Other types of cannon powder are also possible. The grenade 3, which may be an armored explosive device, is not described in more detail here.

I patronhylsan 22 är det även anordnat en tändskruv 5 för antändning av drivladdningen 4. Tändskruven 5 består i huvudsak av två delar, en förbränningskammare 6 anordnad i patronhylsans 2 bakplan, och en långsträckt expansionskammare 7 ansluten till förbränningskammaren 6. Expansionskammaren 7 är företrädesvis rörformad och sträcker sig centralt genom hela drivladdningen 4 fram till patronhylsans 2 främre del. _ 5 _ Förbränningskammaren 6 innefattar ex1 pyroteknisk sats 8, även benämnd anfyrningsladdning, vilken vid initiering genererar en förbränningsgas med högt tryck, vilken förbränningsgas genom inverkan av gastrycket pressas in i expansionskammaren 7 via en mellanliggande anslutning. Initieringen av anfyrningsladdningen 8 sker via en initieringsanordning av känt slag som ej beskrivs närmare här. Expansionskammaren '7 innefattar gasutlopp 9 anordnade i expansionskammarens 7 mantelyta, genom. vilka utloppshål 9 antändningsgasen fördelas ut över den omgivande drivladdningens 4 yta.In the cartridge case 22 there is also arranged an ignition screw 5 for igniting the propellant charge 4. The ignition screw 5 consists essentially of two parts, a combustion chamber 6 arranged in the rear plane of the cartridge sleeve 2, and an elongate expansion chamber 7 connected to the combustion chamber 6. The expansion chamber 7 is extends centrally through the entire propellant charge 4 to the front part of the cartridge case 2. The combustion chamber 6 comprises, for example, a pyrotechnic charge 8, also called a firing charge, which upon initiation generates a combustion gas with a high pressure, which combustion gas is forced into the expansion chamber 7 via an intermediate connection by the action of the gas pressure. The initiation of the firing charge 8 takes place via an initiation device of known type which is not described in more detail here. The expansion chamber '7 comprises gas outlets 9 arranged in the outer surface of the expansion chamber 7, through. which outlet holes 9 the ignition gas is distributed over the surface of the surrounding propellant charge 4.

Tändskruven 1 enligt figur 1 och 2 skiljer sig från en konventionell tändskruv' genom att tändskruvens 1 expansionskammare 7 är utformad som en cylindrisk skruvfjäder, även benämnd dragfjäder~ 7 av spiraltyp.The ignition screw 1 according to Figures 1 and 2 differs from a conventional ignition screw in that the expansion chamber 7 of the ignition screw 1 is designed as a cylindrical helical spring, also called tension spring-7 of the helical type.

Dragfjädern 7 är fast ansluten till förbrännings- kammaren 6, via en monteringsadapter 14. Alternativt kan dragfjädern, 7 anslutas direkt till förbrännings- kammaren 6, exempelvis 'via ett gängförband. Adapterns 14 ena gavel monteras till förbränningskammaren 5, företrädesvis, via gängning, alternativt via press- fattning. Adapterns 14 andra gavel monteras till dragfjäderns 7 bakre ända, företrädesvis, via en pressfattning, alternativt via gängförband eller limförband.The tension spring 7 is fixedly connected to the combustion chamber 6, via a mounting adapter 14. Alternatively, the tension spring, 7 can be connected directly to the combustion chamber 6, for example via a threaded connection. One end of the adapter 14 is mounted to the combustion chamber 5, preferably, via threading, or alternatively via a press socket. The second end of the adapter 14 is mounted to the rear end of the tension spring 7, preferably, via a press socket, alternatively via threaded joints or adhesive joints.

Dragfjäderns '7 främre gavel innefattar en tätningsdel 15, företrädesvis, i form av en tätningsplugg Tätningsdelen 15 kan även utgöras av konformad avsmalning av dragfjäderns 7 gavelända.The front end of the tension spring 7 comprises a sealing part 15, preferably, in the form of a sealing plug. The sealing part 15 can also consist of a conical taper of the end end of the tension spring 7.

Tätningsdelens 15 funktion är: dels att förhindra att omgivande drivkrut läcker in i dragfjädern 7, dels att ta upp gastryck i axiell led så att fjädern kan expandera axiellt vid stigande gastryck. Dragfjädern 7 är en känd komponent som används i olika tekniska applikationer och kan fås i olika utföranden varför den inte beskrivs närmare här. ._7_ Dragfjädern 7 i figur 2 fungerar så att dragfjädern 7, förlängs i axiell led A med stigande gastryck, från ett stängt läge där dragfjäderns 7 lindningsvarv lO ligger an mot varandra, figur 3, till ett öppet läge där lindningsvarven lO förflyttat sig från varandra varvid ett mellanrun1 9 bildats, se figur 4. Mellanrummet 9 mellan lindningsvarven lO utgör tändskruvens 5 gasutlopp 9, genom. vilket antändningsgasen från förbränningskammaren 6 fördelas ut över ckﬂ1 omgivande drivladdningen 4.The function of the sealing part 15 is: partly to prevent surrounding propellant powder from leaking into the tension spring 7, and partly to absorb gas pressure in the axial direction so that the spring can expand axially with increasing gas pressure. The tension spring 7 is a known component which is used in various technical applications and is available in various designs, which is why it is not described in more detail here. The tension spring 7 in Figure 2 functions so that the tension spring 7 is extended in axial direction A with increasing gas pressure, from a closed position where the winding turns 10 of the tension spring 7 abut each other, Figure 3, to an open position where the winding turns 10 have moved away from each other. whereby a spacer 19 is formed, see figure 4. The gap 9 between the winding turns 10 constitutes the gas outlet 9, through the ignition screw 5. which the ignition gas from the combustion chamber 6 is distributed over ck ﬂ1 surrounding the propellant charge 4.

Gasflödet beror dels på gastrycket i dragfjädern 7, och dels på dragfjäderns 7 egenskaper såsom fjäderns 7 fjäderkonstant, stigningsgrad, antal lindningsvarv, material och dimension. Genom mängd och typ av anfyrningskrut, är det möjligt att anpassa tändskruvens 5 gasflöde till olika drivladdningar 4. Det är även möjligt att anpassa gasflödet genom valet av fjäderkonstant. Exempelvis kan en fjäderkonstant väljas så att gasflödet ökar linjärt :med stigande gastryck.The gas flow depends partly on the gas pressure in the tension spring 7, and partly on the properties of the tension spring 7 such as the spring constant of the spring 7, degree of pitch, number of winding turns, material and dimension. By the amount and type of ignition gun, it is possible to adapt the gas flow of the igniter screw 5 to different propellant charges 4. It is also possible to adapt the gas flow by the choice of spring constant. For example, a spring constant can be selected so that the gas flow increases linearly: with increasing gas pressure.

Genom att variera stigningsgraden i axiell led är det även möjligt att påverka gasfördelningen i axiell led.By varying the degree of ascent in the axial direction, it is also possible to influence the gas distribution in the axial direction.

I Figur 5 visas en alternativ utföringsform av dragfjädern 7 enligt figur 2, varvid lindningsvarven lO utformats med ett kvadratiskt tvärsnitt 13, vilket ger en effektivare tätpackning av fjädern 7 och en effektivare tätning mot omgivande drivkrutladdning 4 då fjädern är stängd. I Figur 5 visas även ett specialutförande med radiellt anordnade gaskanaler ll i kontaktytorna l2 mellan lindningsvarven lO, vilka gaskanaler ll möjliggör ett gasflöde från dragfjädern 7 även då fjädern 7 är stängd. Ammunitionsenheten l enligt figur l är försedd. med en hållare l6 som. är avsedd att hålla dragfjädern 7 centrerad i patronhylsan 2. Hållaren l6 är, företrädesvis, utformad som en cylinder anordnad i patronhylsans 2 främre del i anslutning till granatens 2 bakplan. _8_ Hållarens 16 funktion är att förhindra att dragfjädern 7 kommer ur position då ammunitionsenheten 1. utsätts för mekanisk påverkan, såsom exempelvis vibrationer vid transport i ett stridsfordon. Dragfjädern 7 är anordnad centralt och i axiell led i granathylsan 2, varvid dragfjäderns 7 bakre ända är fast monterad i tändskruvens 5 brännkammare 6 och tändskruvens 5 främre ända innefattande tätningspluggen 15 är rörligt anordnad i cylindern 16 så att dragfjädern 7 kan röra sig fritt, fram och tillbaka i cylindern 16, ungefär som, rörelsen hos en kolv i en cylinder. Med nämnda arrangemang säkerställs att fjädern 7 alltid är centrerad i patronhylsan 2. Vidare så förhindras okontrollerade svängningar av dragfjädern 7 under anfyrningsförloppet.Figure 5 shows an alternative embodiment of the tension spring 7 according to Figure 2, wherein the winding turns 10 are formed with a square cross section 13, which provides a more effective sealing gasket of the spring 7 and a more effective seal against surrounding propellant charge 4 when the spring is closed. Figure 5 also shows a special embodiment with radially arranged gas channels 11 in the contact surfaces 12 between the winding turns 10, which gas channels 11 enable a gas flow from the tension spring 7 even when the spring 7 is closed. The ammunition unit 1 according to figure 1 is provided. with a holder l6 as. is intended to keep the tension spring 7 centered in the cartridge case 2. The holder 16 is, preferably, designed as a cylinder arranged in the front part of the cartridge case 2 in connection with the rear plane of the grenade 2. The function of the holder 16 is to prevent the tension spring 7 from coming out of position when the ammunition unit 1 is subjected to mechanical action, such as, for example, vibrations during transport in a combat vehicle. The tension spring 7 is arranged centrally and in axial direction in the grenade sleeve 2, the rear end of the tension spring 7 being fixedly mounted in the combustion chamber 6 of the ignition screw 5 and the front end of the ignition screw 5 comprising the sealing plug 15 movably arranged in the cylinder 16 so that the tension spring 7 can move freely. and back in the cylinder 16, much like the movement of a piston in a cylinder. With said arrangement it is ensured that the spring 7 is always centered in the cartridge sleeve 2. Furthermore, uncontrolled oscillations of the tension spring 7 during the firing process are prevented.

Uppfinningen är inte begränsad till visade utförings- former utan kan varieras på olika sätt inom patentkravens ram. Det inses vidare att antal, storlek, material och form av de i tändskruven ingående elementen och detaljerna som är av betydelse för uppfinningen, exempelvis dragfjäder, förbrännings- kammare, tätningsplugg, adapter och hållare kan anpassas med hänsyn till varandra och med hänsyn till övriga ingående element och detaljer i en ammunitionsenhet.The invention is not limited to the embodiments shown but can be varied in various ways within the scope of the claims. It is further understood that the number, size, material and shape of the elements included in the spark plug and the details which are important for the invention, for example tension spring, combustion chamber, sealing plug, adapter and holder can be adapted with respect to each other and with regard to other components. elements and details of an ammunition unit.

Claims

A CLAIMS 1. An ignition screw (5) ammunition unit (1) intended to be included in one comprising a grenade (3) and a cartridge case (2) for igniting a propellant charge (4) arranged in the cartridge case (2), which igniter screw (5) ) (6) comprising a pyrotechnic charge (8), and a combustion chamber comprises an expansion chamber (7) comprising radially arranged gas outlets (9), which expansion chamber (7) is designed to withstand large mechanical stresses, characterized in that the expansion chamber ( 7) is designed as a helical-type tension spring (7) where the spaces between the winding turns of the tension spring (7) constitute the gas outlet (9) of the ignition screw (5) to the surrounding propellant charge (4). An ignition screw (1) according to claim 1, characterized in that the tension spring (7) is designed so that the gas outlet (9) of the tension spring (7) is initially closed so as to gradually open in the event of rising gas pressure. An ignition screw (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the winding turns (10) of the tension spring (7) are formed with a square cross-section (13) for effective sealing against the surrounding propellant charge (4) when the gas outlet (9) is closed. 1) according to claim 1, characterized in that the tension spring (7) also comprises gas channels (11) radially the contact surfaces (12) between the winding turns (10). arranged in an ignition screw (1) according to claim 1, characterized in that the front end of the tension spring (7) is provided with a sealing part (15) for sealing against the surrounding propellant charge (4). An ignition screw (1) according to claim 1, characterized in that the rear end of the tension spring (7) is formed 10. with a press socket for mounting the tension spring (7) directly in the combustion chamber (6). A ignition screw (1) characterized in that the compression spring of the tension spring (7) according to claim 1 is conically shaped. ), one end of the adapter (14) being mounted to the tension spring (7) the other via a press socket and the other end of the adapter (14) being mounted to the combustion chamber (6) via a threaded connection. (7) m ﬂ im: knw L characterized has a spring constant which is selected so that the gas outlet (9) between the winding turns (10) when pressurized increases linearly with increasing gas pressure. The ammunition unit (1) comprises a holder (16) in the form of a cylinder fixedly arranged in the front part in the rear part, the front part being movably arranged in the cylinder so that the connection of the cartridge case (2) to the grenade (1) wherein the tension spring (7) of the tension spring (7) can pipe a backwards in the tension spring (7). freely forward and the cartridge case (2) when pressurizing