SE534168C2

SE534168C2 - Flexible ignition screw

Info

Publication number: SE534168C2
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: SE1000178A1

Description

534 168 _2_ UPPFINNINGENS SYFTE OCH DESS SÄRDRAG Ett huvudändamâl med föreliggande uppfinning är en förbättrad tändskruv som kan motstå stora mekaniska pàkänningar 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 large 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.Said objects, as well as other objects not listed here, are satisfied 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 pàkänningar.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 provided in the cartridge case, the igniter screw comprising a combustion chamber comprising a pyrotechnic charge, and an expansion chamber comprising gas expansion chambers are 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, 534 168 _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 monterad 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 increasing gas pressure in the expansion chamber is successively opened, that the winding turns of the tension spring are formed with a square cross-section for effective sealing against 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 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, the tension spring having a spring constant selected so that the gas outlets between winding turns increase linear with rising 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 534 168 _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 forward and backwards in 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 draqfjäderns 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, Genom val av material i fjädern, stigningvinkel och tvärsnittsarea för lindningsvarven kan även gasflödet optimeras med avseende på typ av drivladdning.By the function of the tension spring to expand longitudinally at 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 increasing gas pressure, a variable gas flow out of the ignition screw is also made possible and thus the possibility of controlling the gas flow to the propellant charge. By selecting material in the spring, pitch angle and cross-sectional area for the winding turns, the gas flow can also be optimized. .

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 a mechanically flexible ignition screw that can withstand large mechanical stresses, which arise, 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; 534 168 _5_ Fig. 1 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 1, 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 ignition screw 'whose expansion chamber consists of a helical spring type, Fig. 2 shows a side view of the ignition screw according to Fig. 1, Fig. 3 shows a part of the tension spring according to Fig. 2, 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 the winding turns of the spring.

DETALJERAD UTFÖRANDEBESKRIVNING I figur 1 visas en ammunitionsenhet l, innefattande en granat 3 och en patronhylsa 2 och en 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 cannon barrel 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 2 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. 534 168 _ 6 _ Förbränningskammaren 6 innefattar en 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 2 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 elongated 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 a pyrotechnic charge 8, also called a firing charge, which upon initiation generates a high-pressure combustion gas, 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 l enligt figur 1 och 2 skiljer sig från en konventionell tändskruv genom att tändskruvens 5 expansionskammare 7 är utformad som en cylindrisk skruvfjäder, även benämnd dragfjäder 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 5 is designed as a cylindrical helical spring, also called a coil-type tension spring.

Dragfjädern är fast ansluten till förbränningskammaren 6, via en monteringsadapter 14. Alternativt kan dragfjädern anslutas direkt till förbränningskammaren 6, exempelvis via ett gängförband. Adapterns 14 ena gavel monteras till förbränningskammaren 6, företrädesvis, via gängning, alternativt via press- fattning. Adapterns 14 andra gavel monteras till dragfjäderns bakre ända, företrädesvis, via en pressfattning, alternativt via gängförband eller limförband.The tension spring is fixedly connected to the combustion chamber 6, via a mounting adapter 14. Alternatively, the tension spring 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 6, 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, preferably, via a press socket, or alternatively via threaded joints or adhesive joints.

Dragfjäderns främre gavel innefattar en tätningsdel 15, företrädesvis, i form av en tätningsplugg Tätningsdelen 15 kan även utgöras av konformad avsmalning av dragfjäderns gavelända.The front end of the tension spring 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.

Tätningsdelens 15 funktion är: dels att förhindra att omgivande drivkrut 4 läcker in i dragfjädern, dels att ta upp gastryck i axiell led så att fjädern kan expandera axiellt vid stigande gastryck. Dragfjädern är en känd komponent som används i olika tekniska applikationer och kan fås i olika utföranden varför den inte beskrivs närmare här. 534 'IBS _ 7 _ Dragfjädern i figur 2 fungerar så att dragfjädern förlängs i axiell led A med stigande gastryck, från ett stängt läge där dragfjäderns lindningsvarv 10 ligger an mot varandra, figur 3, till ett öppet läge där lindningsvarven 10 förflyttat sig från varandra varvid ett mellanrun\ 9 bildats, se figur 4. Mellanrummet 9 mellan lindningsvarven 10 utgör tändskruvens 5 gasutlopp 9, genom vilket antändningsgasen från förbränningskammaren 6 fördelas ut över den omgivande drivladdningen 4.The function of the sealing part 15 is: partly to prevent surrounding propellant 4 from leaking into the tension spring, partly to absorb gas pressure in the axial direction so that the spring can expand axially with increasing gas pressure. The tension spring is a known component that is used in various technical applications and is available in different designs, which is why it is not described in more detail here. 534 'IBS _ 7 _ The tension spring in figure 2 functions so that the tension spring is extended in axial joint A with rising gas pressure, from a closed position where the winding turns 10 of the tension spring abut each other, figure 3, to an open position where the winding turns 10 have moved away from each other whereby an intermediate run \ 9 is formed, see figure 4. The space 9 between the winding turns 10 constitutes the gas outlet 9 of the ignition screw 5, through which the ignition gas from the combustion chamber 6 is distributed over the surrounding propellant charge 4.

Gasflödet beror dels på gastrycket i dragfjädern, och dels på dragfjäderns egenskaper såsom fjäderns 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, and partly on the properties of the tension spring such as the spring constant of the spring, degree of inclination, 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 enligt figur 2, varvid lindningsvarven 10 utformats med ett kvadratiskt tvärsnitt 13, vilket ger en effektivare tätpackning av fjädern och en effektivare tätning mot omgivande drivkrutladdning 4 då fjädern är stängd. I Figur 5 visas även ett specialutförande med radiellt anordnade gaskanaler 11 i kontaktytorna 12 mellan lindningsvarven 10, vilka gaskanaler 11 möjliggör ett gasflöde från dragfjädern även då fjädern är stängd. Ammunitionsenheten 1 enligt figur 1 är försedd med en hållare 16 som är avsedd att hålla dragfjädern centrerad i patronhylsan 2. Hållaren 16 är, företrädesvis, utformad som en cylinder anordnad i patronhylsans 2 främre del i anslutning till granatens 2 bakplan. 534 'H58 _8_ Hållarens 16 funktion är att förhindra att dragfjädern kommer ur position då ammunitionsenheten l utsätts för mekanisk påverkan, såsom exempelvis vibrationer vid transport i. ett stridsfordon. Dragfjädern är' anordnad centralt och i axiell led i granathylsan 2, varvid dragfjäderns 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 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 alltid är centrerad i patronhylsan 2. Vidare så förhindras okontrollerade svängningar av dragfjädern under anfyrningsförloppet.Figure 5 shows an alternative embodiment of the tension spring 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 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 even when the spring is closed. The ammunition unit 1 according to figure 1 is provided with a holder 16 which is intended to keep the tension spring 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. 534 'H58 _8_ The function of the holder 16 is to prevent the tension spring 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 is arranged centrally and axially in the grenade sleeve 2, the rear end of the tension spring being fixedly mounted in the combustion chamber 6 of the igniter screw 5 and the front end of the igniter screw 5 comprising the sealing plug 15 is movably arranged in the cylinder 16 so that the tension spring can move freely, back and forth in the cylinder 16, much like the movement of a piston in a cylinder. With said arrangement it is ensured that the spring is always centered in the cartridge sleeve 2. Furthermore, uncontrolled oscillations of the tension spring 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 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 spark plug (5) combustion chamber (6) comprising a pyrotechnic charge (8), and an expansion chamber (7) arranged gas outlet (9), comprising a radially extending chamber which can withstand large mechanical stresses, characterized in that the expansion chamber (7) is (7) is designed to be designed as a helical type tension spring where the gaps between the winding turns of the tension spring constitute the gas outlet (9) of the ignition screw (5) to the surrounding propellant charge (4). An ignition screw (5) of the tension spring characterized by one sea L is designed so that the gas outlet (9) of the tension spring, initially, is closed so that it gradually opens in the event of rising gas pressure. An ignition screw (5) claim 1 characterized by mi according to or 2, the winding turns (10) of the tension spring (10) are formed with square for effective sealing against surrounding propellant charge (4) when the gas outlet (9) is closed An ignition screw (5) according to any of the preceding claim, characterized in that the tension spring also comprises gas channels (11) arranged radially in the contact surfaces (12) between the winding turns (10). An ignition screw (5) according to any preceding characteristic of the axle end is a requirement, the front being provided with a sealing part (15) for sealing against the surrounding propellant charge (4). The rear end of the tension spring is characterized in that the rear end of the tension spring is formed with a press socket for mounting the tension spring directly in the combustion chamber (6) according to claim 1, 10. 534 168 _10-. An ignition screw (5) of the pressure socket of the tension spring, which is characteristic of each sea ß, is conically shaped. Ultemmshmv ß) characterized in that the rear end of the tension spring is mounted to (14), (14) is mounted according to claim 6, the combustion chamber (6) via an adapter, one end of the adapter to the tension spring via a press socket and the other end of the adapter (14) is mounted to the combustion chamber (6) via a threaded connection. An ignition screw (5) according to any one of the preceding claims, characterized in that the tension spring 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. An ammunition unit (1) comprising an ignition screw (5) according to any one of claims 1-9, characterized in that the ammunition unit (1) also comprises a holder (16) in the form of a cylinder fixedly arranged in the front part of the cartridge case (2) in connection to the rear part of the grenade (1), the front part of the tension spring being movably arranged in the cylinder so that the tension spring can move freely backwards in pressurization of the tension spring. forward and the cartridge case (2) at