WO2000055570A1 - Sicherungs- und verzögerungsschaltung für einen aufschlagzünder - Google Patents

Sicherungs- und verzögerungsschaltung für einen aufschlagzünder Download PDF

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Uwe Brede
Gerhard Kordel
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    • F42C15/44—Arrangements for disarming, or for rendering harmless, fuzes after arming, e.g. after launch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C11/00—Electric fuzes
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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C15/00—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges
    • F42C15/40—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges wherein the safety or arming action is effected electrically

Definitions

  • the invention relates to a fuse and delay circuit for an impact detonator according to the preamble of the first claim.
  • impact detonators are constructed in such a way that when a projectile or another missile filled with explosives strikes, the ignition system is mechanically activated.
  • a needle can dip into an igniter at the target impact and ignite it through the friction of the igniter.
  • the projectile can contain, for example, a marking charge which marks the point of impact upon ignition by an optical (smoke, lightning) or acoustic (explosion bang) signal.
  • electrical energy is stored in the ignition system which ignites the ignition element when the projectile hits.
  • a switch is actuated at the impact, which enables the stored electrical energy to flow off via the ignition element and thus to ignite it.
  • a impact detonator with delay dependent on flight time is known.
  • the ignition is triggered in a predetermined dependence on a capacitor discharge or capacitor transfer taking place during the flight.
  • This detonator can be used, for example, to fight the target of a flight and the ignition is triggered by means of its impact detonator when it strikes the target object or when the target is missed, then by means of a time detonator to avoid hitting the ground.
  • the projectile or missile is definitely destroyed either when it strikes the target or when it misses the target in flight.
  • the energy required to ignite the ignition element can be supplied to the ignition system before or during firing by induction, as is known, for example, from DE 30 24 554 C2.
  • induction there is an induction device in the floor chamber. In the known arrangement of the induction device, it must be ensured that pipe or pre-pipe ignitions are excluded.
  • the fuse and delay circuit according to the invention is simple in construction and reliable in its effect.
  • an impact detonator for storing the energy required to ignite the ignition element it provides a memory composed of two capacitors connected in parallel, in which a capacitor is preceded by a resistor for delaying charging and a resistor in parallel with the delayed charging capacitor is switched.
  • the capacitance of the capacitors and the size of the upstream resistance are matched to one another in such a way that the energy required to ignite the ignition element is only completely stored in the capacitors after they have left the launcher, which reliably prevents pipe or pre-pipe ignition.
  • the capacitor to which the resistor is connected in parallel, discharges through it.
  • the storage capacity and the discharge of the capacitors must therefore be matched to one another in such a way that when they arrive at the intended target point, at least the energy required to ignite the ignition element is still available.
  • the impact detonator When a projectile or another missile arrives at the intended target point, two events can occur: the impact detonator is actuated and closes a switch that closes the circuit between the energy store and the ignition element. The stored energy instantly discharges and ignites the ignition element. The second possibility is that the impact detonator is not activated. This is a so-called dud, which can still be triggered by unintentional action on the detonator.
  • the fuse and delay circuit according to the invention prevents the latter state from being maintained. After the predefined arrival time at the target point has been exceeded by a predeterminable period of time, the discharge of the capacitors has progressed to such an extent that the stored energy which is still present is no longer sufficient to ignite the ignition element.
  • the circuit diagram shows a control circuit 1 for an impact detonator.
  • the required ignition voltage is induced via an induction system 2, consisting of at least one induction coil denoted by 2a in the secondary circuit, the control circuit 1, and a primary coil 2b in a primary circuit 3, not shown here.
  • an induction system consisting of at least one induction coil denoted by 2a in the secondary circuit, the control circuit 1, and a primary coil 2b in a primary circuit 3, not shown here.
  • a primary circuit 3 with a primary coil 2b one or more permanent magnets can also be provided.
  • the induction system can be provided on the connection device in the so-called storey chamber, as described, for example, in DE 30 24 554 C2 is known, or in the gun barrel, as is known for example from DE-OS 27 06 168.
  • a diode 4 is connected downstream of the secondary coil 2a in order to enable voltage rectification when AC voltage is induced.
  • the two capacitors 5 and 6 connected in parallel are charged via the voltage induced in the secondary coil 2a.
  • a resistor 7 is connected upstream of the capacitor 6. This leads to a delayed charging compared to the capacitor 5.
  • Another resistor 8 is connected in parallel with the delay-charging capacitor 6. The capacitor 6 discharges through this resistor 8 when the secondary circuit, the control circuit 1, is separated from the inducing primary circuit 3.
  • the capacitors 5 and 6 and the resistors 7 and 8 form the fuse and delay circuit 9 according to the invention.
  • the capacitors and resistors can have a fixed, predetermined capacitance or size, but they can also be adjustable, as the symbols show. This makes it possible to individually set the fuse and delay circuit for each impact detonator and to control the amount of energy to be stored and the rate of charging and discharging in the primary circuit 1.
  • the capacitors and resistors are matched to one another in their capacity or size so that the charging of the capacitors with the energy required to ignite the ignition element is only completed when the projectile has left the weapon barrel.
  • the stored energy must still be high enough that the ignition element can be ignited. It must be taken into account that, in particular, the capacitor 6 discharges from the inducing primary circuit after the secondary circuit, that is to say the control circuit 1, has been disconnected.
  • Matching the resistors and capacitors takes into account the intended flight duration of the projectile or missile.
  • the capacitances of the capacitors 5 and 6 in connection with the parallel-connected resistor 8 also determine how long the igniter is still hot after an impact, that is to say how long there is still enough energy to ignite the ignition element after the impact. In order to enable safe removal in the event of a failed ignition after the projectile or missile strikes, the rate of discharge can be adjusted by changing the capacitance of the capacitors or the size of the resistors, in particular the resistor 8.
  • the switch 10 When the projectile or missile hits, the switch 10 is closed by a mechanism, not shown here, as symbolized by the arrow 11. The energy stored in the capacitor 6 is then instantly discharged via the ignition element 12 and thus detonates the priming charge.

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Abstract

Bei Geschossen oder Flugkörpern mit Aufschlagzündern, bei denen die zur Zündung des Zündelements erforderliche Energie mittels eines Induktionssystems in der Abschusseinrichtung bereitgestellt wird, besteht die Gefahr einer Rohr- oder Vorrohrzündung. Ausserdem bilden Geschosse oder Flugkörper, deren Aufschlagzünder nicht betätigt wurden, als Blindgänger eine Gefahr. Aus diesem Grund wird eine erfindungsgemässe Sicherungs- und Verzögerungsschaltung vorgeschlagen, bei der der Speicher der für die Zündung des Anzündelements (12) vorgesehenen Energie aus zwei zueinander parallelgeschalteten Kondensatoren (5, 6) besteht, wobei einem der Kondensatoren (6) ein Widerstand (7) zur Verzögerung der Aufladung vorgeschaltet ist und die Kapazität der Kondensatoren (5, 6) und die Grösse des Widerstandes (7) so aufeinander abstimmbar sind, dass die zur Zündung des Anzündelements (12) erforderliche Energie erst nach Verlassen der Abschusseinrichtung abgespeichert ist. Durch einen dem verzögernd aufladenden Kondensator (6) parallel geschalteten Widerstand (8) erfolgt eine Entladung insbesondere des Kondensators (6) bis zum Zielpunkt in einer vorgebbaren Zeit auf eine zur Zündung des Anzündelements (12) noch ausreichende Energie. Bei nichtbetätigtem Zünder entlädt sich der Kondensator (6) so weit, dass beim Schliessen des Schalters (10) keine Zündung mehr möglich ist.

Description

Sicherungs- und Verzögerungsschaltung für einen Aufschlagzünder
Die Erfindung betrifft eine Sicherungs- und Verzögerungsschaltung für einen Aufschlagzünder entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Aufschlagzünder sind bekanntermaßen so aufgebaut, daß beim Aufprall eines Geschosses oder eines anderen, mit Explosivstoffen gefüllten Flugkörpers, das Zündsystem mechanisch aktiviert wird. Beispielsweise kann beim Zielaufschlag eine Nadel in einen Zündsatz eintauchen und durch die Friktion des Zündsatzes diesen zünden. Das Geschoß kann beispielsweise eine Markierungsladung enthalten, die bei der Zündung durch ein optisches (Rauch, Blitz) oder akustisches (Explosionsknall) Signal den Aufschlagpunkt markiert. Bekannt ist auch, daß vor oder während des Abschusses eines Geschosses elektrische Energie in dem Zündsystem gespeichert wird, die beim Aufschlag des Geschosses das Anzündelement zündet. Beim Aufschlag wird dazu ein Schalter betätigt, der den Abfluß der gespeicherten elektrischen Energie über das Anzündelement und damit dessen Zündung ermöglicht.
Aus der DE-OS 21 52 427 ist ein Aufschlagzünder mit flugzeitabhängiger Verzögerung bekannt. Bei diesem bekannten Aufschlagzünder wird die Zündung in vorgegebener Abhängigkeit von einer während des Fluges erfolgenden Kondensatorentladung bzw. Kondensatorumladung ausgelöst. Dieser Zünder ist beispielsweise zur Flugzielbekämpfung einsetzbar und die Zündung wird mittels seines Aufschlagzünders beim Auftreffen auf das Zielobjekt oder beim Verfehlen des Zieles anschließend mittels eines Zeitzünders zur Vermeidung von Bodentreffern ausgelöst. Durch diesen Raketen- oder Geschoß-Aufschlagzünder wird das Geschoß oder die Rakete auf jeden Fall entweder beim Auftreffen auf das Ziel oder beim Verfehlen des Ziels bereits im Flug zerstört.
Bei Geschossen für Bodenziele ist es nach Versagen des Aufschlagzünders nicht immer von Vorteil, wenn sich das Geschoß nach dem Auftreffen durch Explosion selbst zerstört, insbesondere dann nicht, wenn das Ziel verfehlt wurde. Allerdings müssen solche sogenannten Blindgänger zu beseitigen sein, ohne daß das Zündsystem doch noch aktiviert wird und eine Explosion erfolgt.
Die zur Zündung des Anzündelements erforderliche Energie kann dem Zündsystem vor oder während des Abschusses durch Induktion zugeführt werden, wie es beispielsweise aus der DE 30 24 554 C2 bekannt ist. Dort ist eine Induktionseinrichtung in der Geschoßkammer vorgesehen. Bei der bekannten Anordnung der Induktionseinrichtung muß sichergestellt werden, daß Rohr- bzw. Vorrohrzündungen ausgeschlossen sind.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufschlagzünder vorzustellen, bei dem eine Rohr- bzw. Vorrohrzündung ausgeschlossen ist und das eine gefahrlose Räumung im Falle eines Versagens des Aufschlagzünders ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüche beansprucht.
Die erfindungsgemäße Sicherungs- und Verzögerungsschaltung ist einfach im Aufbau und sicher in ihrer Wirkung. Sie sieht für einen Aufschlagzünder zur Speicherung der Energie, die zur Zündung des Anzündelements erforderlich ist, einen Speicher aus zwei parallel zueinander geschalteten Kondensatoren vor, bei denen einem Kondensator ein Widerstand zur Verzögerung der Aufladung vorgeschaltet ist und wobei zu dem verzögernd aufladenden Kondensator ein Widerstand parallel geschaltet ist. Die Kapazität der Kondensatoren und die Größe des vorgeschalteten Widerstandes sind so aufeinander abgestimmt, daß die zur Zündung des Anzündelements erforderliche Energie in den Kondensatoren erst nach Verlassen der Abschußeinrichtung vollständig abgespeichert ist, wodurch eine Rohr- bzw. Vorrohrzündung sicher vermieden wird. Wenn der Sekundärkreis, die Steuerschaltung, von dem induzierenden Primärkreis getrennt ist, entladen sich die Kondensatoren. Insbesondere der Kondensator, dem der Widerstand parallel geschaltet ist, entlad sich über diesen. Die Speicherkapazität und die Entladung der Kondensatoren müssen deshalb so aufeinander abgestimmt sein, daß beim Eintreffen am vorgesehenen Zielpunkt mindestens noch die zur Zündung des Anzündelements erforderliche Energie vorhanden ist.
Nach Eintreffen eines Geschosses oder eines anderen Flugkörpers an dem vorgesehenen Zielpunkt können zwei Ereignisse eintreten: Der Aufschlagzünder wird betätigt und schließt einen Schalter, der den Stromkreis zwischen Energiespeicher und Anzündelement schließt. Augenblicklich entlädt sich die gespeicherte Energie und zündet das Anzündelement. Die zweite Möglichkeit besteht darin, daß der Aufschlagzünder nicht aktiviert wird. Damit liegt ein sogenannter Blindgänger vor, der durch unbeabsichtigte Einwirkung auf den Zünder doch noch ausgelöst werden kann.
Die Aufrechterhaltung letztgenannten Zustands verhindert die erfindungsgemäße Sicherungs- und Verzögerungsschaltung. Nach Überschreiten der vorgesehenen Ankunftszeit am Zielpunkt um eine vorgebbare Zeitspanne ist die Entladung der Kondensatoren so weit fortgeschritten, daß die noch vorhandene gespeicherte Energie nicht mehr ausreicht, das Anzündelement zu zünden.
Anhand eines Schaltbildes wird die Erfindung näher erläutert.
Das Schaltbild zeigt eine Steuerschaltung 1 für einen Aufschlagzünder. Über ein Induktionssystem 2, bestehend aus mindestens einer mit 2a bezeichneten Induktionsspule im Sekundärkreis, der Steuerschaltung 1 , und einer Primärspule 2b in einem hier nicht näher dargestellten Primärkreis 3, wird die erforderliche Zündspannung induziert. Statt einem Primärkreislauf 3 mit einer Primärspule 2b können noch ein oder mehrere Permanentmagnete vorgesehen sein. Das Induktionssystem kann an der Anschlußeinrichtung in der sogenannten Geschoßkammer vorgesehen sein, wie es beispielsweise aus der DE 30 24 554 C2 bekannt ist, oder im Waffenrohr, wie es beispielsweise aus der DE-OS 27 06 168 bekannt ist.
Der Sekundärspule 2a ist eine Diode 4 nachgeschaltet, um bei Induktion von Wechselspannung eine Spannungsgleichrichtung zu ermöglichen. Über die in der Sekundärspule 2a induzierten Spannung werden die beiden parallel geschalteten Kondensatoren 5 und 6 aufgeladen. Dem Kondensator 6 ist ein Widerstand 7 vorgeschaltet. Das führt zu einer gegenüber dem Kondensator 5 verzögerten Aufladung. Ein weiterer Widerstand 8 ist dem verzögernd aufladenden Kondensator 6 parallel geschaltet. Über diesen Widerstand 8 entlädt sich der Kondensator 6, wenn der Sekundärkreis, die Steuerschaltung 1 , von dem induzierenden Primärkreis 3 getrennt ist.
Die Kondensatoren 5 und 6 sowie die Widerstände 7 und 8 bilden die erfindungsgemäße Sicherungs- und Verzögerungsschaltung 9. Die Kondensatoren und Widerstände können eine feste, vorgegebene Kapazität beziehungsweise Größe aufweisen, sie können aber auch einstellbar sein, wie die Symbole zeigen. Dadurch ist es möglich, die Sicherungs- und Verzögerungsschaltung für jeden Aufschlagzünder individuell einzustellen und die Höhe der zu speichernden Energie und die Lade- sowie die Entladegeschwindigkeit im Primärkreislauf 1 zu steuern. Die Kondensatoren und Widerstände werden in ihrer Kapazität beziehungsweise Größe so aufeinander abgestimmt, daß die Aufladung der Kondensatoren mit einer zur Zündung des Anzündelements erforderlichen Energie erst dann abgeschlossen ist, wenn das Geschoß das Waffenrohr verlassen hat.
Wenn das Geschoß oder ein Flugkörper, beispielsweise eine Rakete, am Zielpunkt einschlägt, muß die gespeicherte Energie noch so hoch sein, daß das Anzündelement gezündet werden kann. Es muß berücksichtigt werden, daß sich insbesondere der Kondensator 6 nach Trennung des Sekundärkreises, also der Steuerschaltung 1 , von dem induzierenden Primärkreis entlädt. Durch eine entsprechende Auswahl und Zusammenstellung der Widerstände und Kondensatoren oder eine entsprechende Abstimmung der Widerstände und Kondensatoren wird die vorgesehene Flugdauer des Geschosses oder Flugkörpers berücksichtigt. Die Kapazitäten der Kondensatoren 5 und 6 in Verbindung mit dem parallelgeschalteten Widerstand 8 bestimmt auch, wie lange nach einem Aufschlag der Zünder noch scharf ist, das heißt, wie lange nach dem Aufschlag noch genügend Energie zur Zündung des Anzündelements vorhanden ist. Um bei einer gescheiterten Zündung nach dem Aufschlag des Geschosses oder Flugkörpers eine gefahrlose Beseitigung ermöglichen zu können, ist die Entladegeschwindigkeit durch die Veränderung der Kapazität der Kondensatoren beziehungsweise der Größe der Widerstände, insbesondere des Widerstandes 8, einstellbar.
Wenn das Geschoß oder der Flugkörper aufschlagen, wird durch eine hier nicht dargestellten Mechanik der Schalter 10 geschlossen, wie durch den Pfeil 11 symbolisiert wird. Augenblicklich entlädt sich dann die im Kondensator 6 gespeicherte Energie über das Anzündelement 12 und bringt damit die Zündladung zur Detonation.

Claims

Patentansprüche
1. Sicherungs- und Verzögerungsschaltung für einen Aufschlagzünder, bei dem ein Induktionssystem zur Erzeugung der zur Zündung des Anzündelements erforderlichen Energie vorgesehen ist, dem ein Speicher zur Speicherung dieser Energie nachgeschaltet ist und ein Schalter vorgesehen ist, nach dessen Betätigung durch den Aufschlag der Speicher zur Abgabe der gespeicherten Energie an das Anzündelement entladbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher aus zwei zueinander parallelgeschalteten Kondensatoren (5, 6) besteht, daß einem der Kondensatoren (6) ein Widerstand (7) zur Verzögerung der Aufladung vorgeschaltet ist, daß die
Kapazität der Kondensatoren (5, 6) und die Größe des Widerstandes (7) so aufeinander abstimmbar sind, daß die zur Zündung des Anzündelements (12) erforderliche Energie erst nach Verlassen der Abschußeinrichtung abgespeichert ist, daß ein Widerstand (8) dem verzögernd aufladenden Kondensator (6) parallel geschaltet ist und daß die Größe dieses Widerstandes
(8) so eingestellt ist, daß die Entladung insbesondere des Kondensators (6) in einer vorgebbaren Zeit nur auf ein solches Niveau erfolgt, daß im Zielpunkt noch eine zur Zündung des Anzündelements (12) erforderliche Energie gespeichert ist.
2. Sicherungs- und Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß beim betätigten Schalter (10) der Widerstand (8) der dem verzögernd aufladenden Kondensator parallel geschaltet ist, überbrückt ist, so daß der Kondensator (6) zur Entladung der gespeicherten Energie mit dem Anzündelement (12) direkt verbunden ist.
3. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht betätigtem Schalter (10) die zur Zündung des Anzündelements (12) gespeicherte Energie über den Widerstand (8), der dem verzögernd aufladenden Kondensator (6) parallel geschaltet ist, entladbar ist.
4. Sicherungs- und Verzögerungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Kondensatoren (5, 6) zur Vorgabe der zur Zündung des Zündelements (12) erforderlichen Energie einstellbar sind.
5. Sicherungs- und Verzögerungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Widerstandes (7), der dem Kondensator (6) vorgeschaltet ist, zur Vorgabe der Ladezeit einstellbar ist.
6. Sicherungs- und Verzögerungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des dem verzögernd aufladenden Kondensator (6) parallel geschalteten Widerstandes (8) zur Vorgabe der Entladungszeit insbesondere des Kondensators (6) einstellbar ist.
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