DE1088845B

DE1088845B - Rueckentladungssicherung fuer elektrische Staubzuender

Info

Publication number: DE1088845B
Application number: DER25725A
Authority: DE
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1959-06-12
Filing date: 1959-06-12
Publication date: 1960-09-08
Also published as: CH379342A; GB923522A

Description

Es sind elektrische Kondensatorzünder bekannt, deren Kondensatorladung durch Ladungstrennung gewonnen wird. Solche Zünder können Aufschlagzünder, Zeitzünder, Zerlegerzünder oder Doppelzünder sein bzw. eine beliebige Kombination von Einrichtungen zur Zündungsauslösung aufweisen. Allen diesen Zündern ist gemeinsam, daß ein oder mehrere Speicherkondensatoren durch Ladungstrennung aufgeladen werden. Die meist angewandte Art der Aufladung besteht darin, daß ein staubförmiges Material während des Geschoßfluges mit hoher Geschwindigkeit aus einer Staubkammer ausgeblasen wird. Die Staubkammer ist isoliert vom übrigen Teil des Zünders und Geschosses angeordnet. Zwischen der isolierten Staubkammer und dem Geschoß liegt der aufzuladende Speicherkondensator. Wenn die Staubkammer die Spitze des Geschosses einnimmt, muß sie von dem übrigen Teil des Geschosses isoliert sein.

Um eine Ladung während des Geschoßfluges im Speicherkondensator erhalten zu können, muß seine Zeitkonstante einige tausend Sekunden betragen. Da es sich meist um sehr kleine Kapazitäten handelt, muß die Isolation zwischen Zünderspitze und Geschoß sehr groß sein. Das ist bei dem heutigen Stande der Technik nicht schwierig. Die Zünderkappe kann während des Transportes und der Lagerung auf verschiedene Weise geschützt sein, um ein Herabsinken der Isolation zu verhindern. Nach dem Abschuß ist aber die Isolation dem freien Luftstrom ausgesetzt. Bei trockenem Wetter besteht keine Gefahr, daß die Isolation herabsinkt. Bei feuchtem Wetter kann aber eine Überbrückung der Isolation stattfinden, oder der Widerstand sinkt bis zu einem solchen Wert ab, daß die erzeugte Ladung ganz oder teilweise verlorengeht.

Zur Behebung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß mit dem aufzuladenden Kondensator ein solches elektrisches Glied in Reihe geschaltet, das wohl eine Aufladung zuläßt, jedoch eine Rückentladung verhindert oder beschränkt oder erschwert. Ein solches Glied kann vorzugsweise eine Funkenstrecke sein, die eine beträchtlich kleinere Kapazität als der aufzuladende Kondensator aufweist. Die Funkenstrecke kann fernerhin so ausgebildet sein, daß sie in Richtung der Aufladung eine niedrige, aber in Richtung der Rückentladung eine beträchtlich größere Durchbruchsspannung aufweist.

Funkenstrecken in elektrischen Zündern sind an sich seit langem bekannt, z. B. aus den deutschen Patentschriften 486 944 und 491466. Sie dienen dort aber einem anderen als dem vorgenannten Zweck, nämlich beim Patent 486 944 gewissermaßen als selbsttätiger Schalter, der erst bei einer ganz bestimmten Spannung zwischen den Belägen der Ladekondensatoren durchschlagen wird und der als elektrisches

Rückentladungssicherung
für elektrische Staubzünder

Anmelder:

Rheinmetall G.m.b.H.,
Düsseldorf, Rather Str. 110

Relais vorher jeden Stromfluß über die Zündpille ver-

ao hindert. Ganz ähnlich liegen die Dinge im Falle der deutschen Patentschrift 491 466, die einen elektrischen Zünder beschreibt, dessen Speicherkondensatoren von besonderen, im Geschoß selbst untergebrachten oder auch davon getrennten Stromquellen aus aufgeladen

25· werden. Hier dienen diese Funkenstrecken als elektrische Relais, die beim Überschreiten der Zündspannung durchschlagen werden. Sinkt dann die Spannung wieder unter die Löschspannung, eine um wenige Volt niedriger als die Zündspannung liegende Spannungsgröße, so wird der Stromfluß unterbrochen, und das Relais hat wieder einen unendlich großen Widerstand.

Als Rückentladungssicherung kann beim erfindungsgemäßen Zünder auch ein Gleichrichter verwendet werden, der einen niedrigen Widerstandswert in Richtung der Aufladung hat, einen sehr hohen aber in Richtung der Rückentladung.

Zum besseren Verständnis ist die Erfindung an Hand der Figuren erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch einen elektrischen Kondensatorzünder, dessen Kondensatorladung durch Ladungstrennung gewonnen wird. Ein solcher Zünder wird Staubzünder genannt. Das Bezugszeichen 1 deutet auf den Geschoßkörper, an dem der Zünder mit seinem Zünderkörper 2 befestigt ist. Zünderkörper und Geschoßkörper sind auf gleichem Potential. Die Zünderspitze 3, die den in der Zeichnung nicht dargestellten Staubgenerator enthält, ist von dem Zünderkörper 2 durch eine hochwertige Isolation 4 elektrisch getrennt. Zwischen Zünderspitze 3 und Zünderkörper 2 liegt der aufzuladende Kondensator 5 mit einer Funkenstrecke 6 in Reihe.'

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist als Beispiel eine Aufschlagzünderschaltung dargestellt,

009 590/53

die erkennen läßt, wie die Energie des Kondensators 5 ausgenutzt werden kann. Bei dieser Schaltung wird zweckmäßig die eine Seite eines elektrischen Zündmittels 7 mit dem Kondensator und die andere Seite des Zündmittels mit einem Aufschlagkontakt 8 verbunden. Wenn der Aufschlag erfolgt, wird die Zünderspitze eingedrückt, wodurch sie in Berührung mit dem Aufschlagkontakt 8 kommt. Da die eine Seite des Kondensators mit der Zünderspitze und dessen andere Seite mit dem Zündmittel verbunden ist, kann sich der Kondensator infolge des Aufschlages durch das Zündmittel entladen und dieses zur Zündung bringen. Die Aufladung des Kondensators 5 und die Wirkung der Funkenstrecke 6 ist deutlicher aus Fig. 2 ersichtlich. Der aufzuladende Kondensator 5 ist verhältnismäßig klein und hat beispielsweise eine Kapazität C₅ von 5000 pF. Die Funkenstrecke 6 dagegen " hat eine Kapazität, die noch beträchtlich kleiner ist und beispielsweise einen Wert C₆ von 5 pF aufweist. Die resultierende Kapazität

C_r =

C₅-C₆
C₅+C_e

dieser Kondensatorreihenschaltung, die zwischen Zünderkappe und Zünderkörper liegt, ist somit etwas kleiner als die kleinste Kapazität C₆ der Reihenschaltung. Sie ist praktisch gleich der Kapazität C₆, also etwa 5 pF.

Wenn durch den Staubgenerator eine elektrische Ladung von 5005 μμΑ3 (Mikromikro-Amperesekunden) erzeugt wird, werden die Kondensatoren durch die resultierende Kapazität von 5 pF auf 1001 Volt aufgeladen. In einer Reihenschaltung von Kondensatoren verteilt sich aber die Spannung im umgekehrten Verhältnis der Kapazitäten auf die Kondensatoren. Das heißt, der Kondensator 5 mit der Kapazität C₅ von 5000 pF erhält 1 Volt Ladung, und der Kondensator 6 mit der kleinen Kapazität C₆ von 5 pF erhält 1000 Volt. Die Funkenstrecke sei beispielsweise so bemessen, daß, wenn die Zündspannung der Funkenstrecke 6 mit der kleinen Kapazität C₆ 1000 Volt beträgt, der Funke . überspringt. Ein Überschlag der Funkenstrecke bedeutet aber, daß die Energie, die in der Funkenstrecke gespeichert war, vernichtet wird. Die Spannung an der Funkenstrecke fällt damit fast vollständig ab. Sie sinkt jedoch nicht ganz auf Null herab, da die Funkenstrecke löscht, wenn ihre Spannung auf den Löschspannungswert herabgesunken ist. Dieser Wert ist aber sehr klein und beträgt nur wenig Volt. Durch die Vernichtung der Energie in der Funkenstrecke 6 wird aber die Energie im Kondensator 5 nicht beeinflußt. Der Kondensator 5 behält seine Ladung von 1 Volt.

Wenn danach erneut durch den Staubgenerator eine elektrische Ladung von 5005 μμΑβ erzeugt wird, werden die Kondensatoren 5 und 6 mit der resultierenden Kapazität von 5 pF um 1001 Volt mehr aufgeladen, wovon 1000 Volt auf die Funkenstrecke übertragen werden und 1 Volt zu der Kondensatorladung im Kondensator 5 hinzugefügt wird. Die Funkenstrecke 6 schlägt erneut über und entlädt sich dadurch vollständig, während im Kondensator 5 jetzt eine Ladung von 2 Volt erhalten bleibt. Dieser Vorgang wiederholt sich fortwährend, und jedesmal, wenn eine Ladung von 5005 μμΑβ durch frei gewordenen Staub erzeugt worden ist, schlägt die Funkenstrecke über, und der Kondensator 5 erhält 1 Volt mehr Ladung.

Wenn am Ende der Ladungserzeugung die Spannung im Kondensator 5 weniger als 1000 Volt beträgt, !•rann bei der beispielsweisen Bemessung der Funkenstrecke die Spannung an dem Kondensator 5 nicht mehr verlorengehen, selbst wenn ein völliger Kurzschluß zwischen Zünderkappe und Zünderkörper besteht. Wenn andererseits die Ladung im Kondensator 5 mehr als 1000 Volt beträgt, so wird zwar bei einem solchen Kurzschluß zwischen Kappe und Körper die Funkenstrecke 6 überschlagen; bei diesem Funkenüberschlag können aber von den Kondensatoren 5 und 6 entsprechend der resultierenden Kapazität von 5 pF nur 5005 μμΑβ entladen werden, das heißt, die Spannung an der Funkenstrecke bricht praktisch auf Null zusammen, während von dem Kondensator 5 nur 1 Volt an Spannung entnommen wird. Wenn die Spannung in diesem Kondensator beispielsweise 1020VoIt betrug, wird sie durch die erste Funkenbildung auf 1019VoIt verringert, und es können zwanzig zusätzliche Überschläge stattfinden, bis die Spannung im Kondensator 5 auf 999VoIt abgesunken ist, wonach kein Überschlag an der Funkenstrecke mehr erfolgen kann.

Zweckmäßigerweise wird die Funkenstrecke 6 so ausgebildet, daß sie in Richtung der Aufladung eine kleine, in Richtung der Rückentladung dagegen eine große Überschlagsspannung aufweist. Eine solche Funkenstrecke kann beispielsweise aus einer Nadel und einer Platte bestehen. Die Platte ist hierbei mit der Kondensatorseite und die Nadel mit dem Zünderkörper zu verbinden. Infolge der höheren Feldstärkenkonzentration an der Nadelspitze erfolgt das Überspringen der Funken zum Kondensator hin bei niedrigeren Spannungen als eine Rückzündung vom Kondensator über die Platte.

Vorteilhaft können an Stelle von Luftfunkenstrecken auch Glimmlampen verwendet werden. Sie lassen sich mit unterschiedlichen Zündspannungen hinsichtlich der Polarität herstellen und haben einen außerordentlich niedrigen Widerstandswert, wenn gezündet wird, dagegen einen sehr hohen unterhalb ihrer Zündspannung.

Es kann auch als Rückentladungssicherung ein Gleichrichter verwendet werden. Das Verhältnis seines Widerstandes in Richtung der Aufladung und in Richtung der Entladung soll hierbei mehr als 1:1000 betragen. Die Aufladezeit beträgt normalerweise in einem Staubzünder 0,2 Sekunden, die Flugzeit des Geschosses etwa 20 Sekunden. Ein Verhältnis 1:1000 bedeutet also, daß die Rückentladung lOmal langsamer vor sich geht, als maximal für die Aufladung zur Verfügung steht. Bei einem größeren Verhältnis kann die Rückentladung noch langsamer erfolgen.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Koridensätorzünder, dessen Kondensatorladung nach dem Abschuß durch Ladungstrennung erzeugt wird, dadurch, gekennzeichnet, daß mit dem aufzuladenden Kondensator (5) ein solches elektrisches Glied (6) in Reihe geschaltet ist, das wohl eine Aufladung zuläßt, eine Rückentladung jedoch verhindert oder beschränkt oder erschwert.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem aufzuladenden Kondensator (5) eine Funkenstrecke (6) von beträchtlich kleinerer Kapazität als der aufzuladende Kondensator in Reihe liegt.

3. Zünder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (6) derart ausgebildet ist, daß sie in Richtung der Aufladung eine wesentlich niedrigere Durchbruchsspannung hat als in Richtung der Rückentladung.

4. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückentladungssicherung eine Glimmlampe verwendet ist.

5. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem aufzuladenden Kondensator (5) ein Gleichrichter in Reihe liegt, derart, daß in Richtung der Aufladung der niedrige und in Richtung der Rückentladung ein sehr hoher Widerstandswert vorhanden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 486 944, 491 466.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen