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Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Sprengladung, die beispielsweise in einem Gefechtskopf (einer Rakete, eines Flugkörpers oder einer Bombe) oder auch in einer Munition untergebracht ist.
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Bekannte Zündvorrichtungen enthalten meistens einen Zünder und eine Relaisladung. Die Auslösung des Zünders hat die Auslösung der Relaisladung zur Folge, die ihrerseits die Sprengladung auslöst. In der französischen Patentschrift
FR 2 559 896 A1 ist ein Gefechtskopf mit Hohlladung gezeigt, der mit einer bekannten Zündvorrichtung ausgestattet ist.
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Die
EP 0 255 130 B1 zeigt eine Zündvorrichtung mit mehreren Relaisladungen.
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Der Hauptnachteil dieser Zündvorrichtungen besteht darin, daß ein unerwünschtes Zünden der Sprengladung für den Fall einer unbeabsichtigten Auslösung der Sprengladung möglich ist, beispielsweise als Folge davon, daß eine Kugel oder ein Munitionssplitter auf sie auftrifft.
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Diese Empfindlichkeit ist äußerst störend. Sie macht Transportvorgänge von Munitionen oder Gefechtsköpfen gefährlich und erhöht die Verwundbarkeit von Lagerräumen.
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Es wurde bis jetzt versucht, die Sprengladungen von Munitionen unempfindlich gegen Treffer zu machen, jedoch ist keine Lösung vorgeschlagen worden, die es ermöglicht, ihre Zündvorrichtung unempfindlich zu machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitszündvorrichtung zu schaffen, die gegen Stöße und Treffer unempfindlich ist.
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Nach der Erfindung ist eine Zündvorrichtung für eine Sprengladung somit gekennzeichnet durch wenigstens zwei Relaisladungen, die nahe der Sprengladung angeordnet sind, sowie Auslösemittel, die ein gleichzeitiges Auslösen der Relaisladungen ermöglichen, wobei die Relaisladungen bezüglich der Sprengladung so definiert und angebracht sind, daß die gleichzeitige Auslösung aller Relaisladungen die Auslösung der Sprengladung als Folge der Addition der von ihnen im Inneren der Sprengladung erzeugten Stoßwellen gewährleistet wird, wobei eine einzige dieser Relaisladungen nicht ausreicht, die Sprengladung auszulösen.
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Gemäß einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, daß die Relaisladungen identisch sind und regelmäßig um eine Symmetrieachse der Sprengladung verteilt sind.
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Die Relaisladungen können zylindrisch sein und parallel zueinander liegen.
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Vorteilhafterweise enthält die Vorrichtung drei Relaisladungen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Relaisladungen in einem Trägerblock angebracht sind.
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Der Trägerblock ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das eine Schockimpedanz von weniger als 107 kg/m2/s hat.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Auslösemittel eine Scheibe aus einem Zündmaterial enthalten, das mit den Relaisladungen in Kontakt steht, wobei die Scheibe ihrerseits mittels eines Zünders ausgelöst wird, der bei der Symmetrieachse der Sprengladung angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise sind die Auslösemittel so ausgestaltet, daß eine Rückauslösung einer Relaisladung gegen die anderen nicht möglich ist, falls eine einzige dieser Ladungen zufällig ausgelöst wird.
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Gemäß einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auslösemittel Detonationswellen-Übertragungsschnüre enthalten, die gleichzeitig durch eine Zündkomponente ausgelöst werden, wobei die Schnüre so zusammengefügt sind, daß jede Schnur an wenigstens einer Zone mit allen anderen in Kontakt steht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die ein Nichtzurückwirken der Auslösung gewährleistet, ist vorgesehen, daß die Auslösemittel einen für jede Relaisladung spezifischen Zünder sowie ein elektronisches Synchronisierungssystem enthalten, das die Gleichzeitigkeit des Zündens der verschiedenen Zünder gewährleistet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt eines mit einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung ausgestatteten Gefechtskopfs längs der in 2 mit BB markierten Schnittebene,
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2 einen Querschnitt dieser Zündvorrichtung längs der in 1 mit AA bezeichneten Schnittebene, und
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3a und 3b Längsschnitte einer Zündvorrichtung gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, wobei 3a ein Schnitt längs der in 3b mit DD gekennzeichneten Schnittebene ist, während 3b ein Schnitt längs der in 3a mit CC gekennzeichneten Schnittebene ist.
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Nach 1 enthält ein Gefechtskopf 1 eine Sprengladung 2 in einem Mantel 3. Der Gefechtskopf könnte beispielsweise eine geformte Ladung oder ein Gefechtskopf mit Fragmentierung sein.
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Der Boden 3a des Mantels 3 trägt eine Verlängerung 4, auf die ein Stopfen 5 geschraubt ist, in dem ein Zünder 6 (hier ein Zünder mit elektrischer Auslösung) untergebracht ist. Durch die Verlängerung 4 führt eine Öffnung 7, deren Achse mit der Achse 8 der Sprengladung 2 zusammenfällt.
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Die Zündvorrichtung enthält drei Relaisladungen 9, die zylindrisch sind und parallel zueinander liegen; diese Zündladungen stehen mit einem ihrer Enden mit der Sprengladung 2 in Kontakt. Die Relaisladungen 9 sind identisch und regelmäßig um die Symmetrieachse 8 der Sprengladung 2 verteilt. Sie sind in Bohrungen angeordnet, die in einem Trägerblock 10 gebildet sind.
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Der Trägerblock 10 besteht aus einer Aluminiumlegierung, und er hat einen Außendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des Mantels 3 ist; er weist ferner eine zylindrische Auskehlung 11 mit der gleichen Achse 8 wie die Explosivladung 2 auf, die eine Scheibe 12 aufnimmt, die aus einem Zündmaterial hergestellt ist. Die Scheibe 12 steht mit den Relaisladungen 9 in Kontakt. Der Durchmesser d und das die Relaisladungen 9 bildende Material sind so definiert, daß die Auslösung einer einzigen dieser Ladungen nicht ausreicht, die Sprengladung auszulösen, was unabhängig von der Anwendungstemperatur gilt. Der Fachmann wählt die charakteristischen Parameter der Relaisladungen 9 abhängig von den Stoßdrücken, die notwendig sind, um die gewählte Sprengladung 2 auslösen zu können.
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Die Relaisladungen 9 sind auf einem Kreis 14 mit dem Durchmesser D um die Achse 8 der Sprengladung 2 regelmäßig verteilt. Bei einer simultanen Auslösung der drei Relaisladungen 9 entwickeln sich die von jeder erzeugten Stoßwellen in der Sprengladung 2 von jeder Relaisladung 9 aus (die von einer der Relaisladungen 9 erzeugte Stoßwelle 13 ist in 1 durch die gestrichelten Linien 13 dargestellt).
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Wegen der gleichmäßigen Verteilung der drei Relaisladungen 9 addieren sich die von jeder Relaisladung 9 erzeugten Stoßdrücke mit einem Maximalwert, der im wesentlichen bei der Symmetrieachse 8 der Sprengladung 2 liegt.
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Der Wert von D, die Anzahl der Relaisladungen 9 sowie die Durchmesser d und die charakteristischen Parameter dieser Relaisladungen 9 werden derart gewählt, daß die Addition der Stoßdrücke unabhängig von der Anwendungstemperatur zum Auslösen der Sprengladung 2 ausreicht.
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Es wird eine solche Definition gewählt, daß für die maximale Anwendungstemperatur (in der Größenordnung von 70°C) die Detonation einer einzigen Relaisladung 9 die Hauptsprengladung 2 nicht auslöst und daß für die minimale Anwendungstemperatur (in der Größenordnung von –40°C) die Addition der von den Relaisladungen 9 erzeugten Stoßdrücke dagegen das Zünden und die vorgesehene Funktionsweise der Sprengladung 2 gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung, die die Wirkung mehrerer Relaisladungen 9 kombiniert, ermöglicht es, ein solches Ergebnis zu erzielen. Die Erfindung ermöglicht somit, eine Zündvorrichtung zu erhalten, die wesentlich sicherer als bekannte Vorrichtungen mit nur einer Relaisladung 9 sind. In diesen letztgenannter Vorrichtungen erfordert nämlich die Erzielung bei niedrigen Temperaturen die Anwendung einer relativ leistungsstarken Relaisladung 9, was die Vorrichtung bei hohen Temperaturen wesentlich verwundbarer macht.
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Der Fachmann wird die Werte der charakteristischen Parameter der Zündvorrichtung abhängig von denen der Sprengladung 2 auf einfache Weise bestimmen.
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Zur Realisierung einer solchen Bestimmung ist es beispielsweise möglich, eine Reihe von Versuchen durchzuführen. Zunächst werden für eine gegebene Sprengladung 2 und eine gegebene Relaisladung 9 die maximalen Abmessungen (Durchmesser d und Höhe der Relaisladung 9) bestimmt, die nicht überschritten werden dürfen, um zu gewährleisten, daß die Sprengladung 2 durch eine einzige Relaisladung 9 nicht ausgelöst wird.
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Anschließend werden die Anzahl der Relaisladungen 9, ihre Minimalwerte für den Durchmesser d sowie des Durchmessers D gewählt, die ermöglichen, eine Auslösung der Sprengladung 2 zu gewährleisten, wenn alle Relaisladungen 9 simultan gezündet werden.
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Es werden bevorzugte Werte zwischen den auf diese Weise bestimmten Maximalwerten und Minimalwerten in der Weise ausgewählt, daß nur eine simultane Auslösung der Relaisladungen 9 die Auslösung der Sprengladung 2 gewährleistet.
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Es werden insbesondere Werte vermieden, bei denen aufeinanderfolgende, jedoch sehr nahe beieinanderliegende Auslösungen der drei Relaisladungen 9 (in Zeitintervallen von beispielsweise weniger als 0,1 ms) eine Kombination von Stoßwellen erzeugen, deren Amplitude ausreicht, die Sprengladung 2 zum Explodieren zu bringen.
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Beispielsweise kann mit einer Sprengladung aus 1/3 TNT (Trinitrotoluol) und 2/3 ONTA (Oxynitrotriazol) eine Zündvorrichtung mit drei Relaisladungen 9 verwirklicht werden, die aus 94% Hexogenmasse, 5% Wachsmasse und 1% Graphitmasse bestehen. Die Durchmesser d der Relaisladungen 9 sind mit 15 mm gewählt, und ihre Höhen sind mit 15 mm gewählt. Der Durchmesser D beträgt 25 mm.
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Mit solchen Parameterwerten gewährleistet nur eine simultane Auslösung der drei Relaisladungen 9 die Auslösung der Spreng- ladung 2.
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Die simultane Auslösung wird hier mit Hilfe der Scheibe 12 erzielt, die ihrerseits mit Hilfe eines Zünders 6 ausgelöst wird, der an der Symmetrieachse 8 der Ladung angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise kann der Trägerblock 10 aus einem Material hergestellt werden, der eine Stoßimpedanz von weniger als 107 kg/m2/s hat. Eine solche Anordnung ermöglicht die Dämpfung der radialen Ausbreitung der Stoßwelle 13 zwischen den verschiedenen Relaisladungen 9. Dies vermeidet jede Störung der zur Sprengladung 2 übertragenen Stoßwellen 13. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit der Zündvorrichtung verbessert.
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Eine solche Anordnung ermöglicht außerdem die Verstärkung des Widerstandes der Zündvorrichtung gegen Treffer durch Kugeln oder Splitter, und sie verhindert eine gegenseitige Auslösung durch den Einfluß der Relaisladungen 9.
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Beispielsweise kann ein Trägerblock
10 aus einem Kunststoffmaterial wie Polyamid 6 oder Polyamid 6-6 (bekannt unter der Marke Nylon) oder auch aus einem porösen Material hergestellt werden, wie es in der französischen Patentschrift
FR 2 549 949 A1 beschrieben ist (gesinterte Metalle oder Legierungen, gesinterte Metalloxide, gesinterte Salze, Gläser oder Keramiken).
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Als Variante ist es auch möglich, Zündrelais
9 vorzusehen, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, beispielsweise konvergente Relais. Eine solche Anordnung ermöglicht die Erzielung einer Verstärkung der von den Relais
9 erzeugten Stoßwelle
13, wie in der französischen Patentschrift
FR 2 593 904 A1 beschrieben ist, was die Verwirklichung einer Zündung ermöglicht, bei der die Relais
9 noch weniger stark sind.
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Als Variante wäre es möglich, jede Relaisladung 9 durch einen spezifischen Zünder auszulösen, wobei die Gleichzeitigkeit dabei mit Hilfe eines elektronischen Synchronisierungssystems für die Zündungen der verschiedenen Zünder erhalten wird.
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Der Vorteil einer solchen Abwandlung besteht darin, daß die Auslösung eines einzigen Relais 9, beispielsweise durch das Auftreffen eines Geschosses, nicht das Auslösen der anderen Relais 9 durch die Auslösemittel zur Folge haben wird.
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Die 3a und 3b zeigen einen Gefechtskopf 1, in dem die Auslösemittel der Zündvorrichtung gemäß einer weiteren Abwandlung ausgeführt sind.
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Gemäß dieser Abwandlung wird jede Relaisladung 9 durch eine Pille 15 aus einem bekannten Zündrelaismaterial ausgelöst.
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Alle diese Pillen 15 sind mit einer einzigen Zündkomponente 16 über Schnüre 17 zur Übertragung der Sprengwelle verbunden.
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Solche Schnüre 17 sind dem Fachmann bekannt und enthalten meistens einen Mantel aus einer Blei- oder Zinnlegierung, der eine Sprengstoffzusammensetzung umschließt.
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Alle diese Schnüre 17 haben die gleiche Länge, und ihre bei der Zündkomponente 16 liegenden Enden befinden sich in der gleichen Ebene, damit eine simultane Übertragung der von der Komponente 16 gelieferten Auslösung auf die drei Schnüre 17 gewährleistet wird.
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Jede Schnur 17 ist in einer Nut 18 angeordnet, die auf einer Platte 19 gebildet sind, die ihrerseits zwischen dem Träger 10 und dem Boden 3a des Mantels 3 angeordnet ist. Die Nuten 18 verbinden eine zentrale Bohrung 20 der Platte 19 und zylindrische Ausnehmungen für die Pillen 15.
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Die drei Schnüre 17 vereinigen sich in der Bohrung 20 und werden auf einem Teil 1 ihrer Länge so zusammengehalten, daß sie sich gegenseitig in Kontakt gegenüber der Zündkomponente 16 befinden.
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Die Schnüre 17 können mit Hilfe eines Klebstoffs oder eines Verbindungsglieds gehalten werden, und anschließend wird ein Füllmaterial (beispielsweise ein Kunstharz) in das Innere der Bohrung 20 sowie auf die Schnüre 17 in den Nuten 18 gebracht. Dieses Material gewährleistet das Zusammenhalten der Schnüre 17 mit der Platte 19.
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Diese Auslösemittel arbeiten wie folgt:
Der Zünder 6 löst die Zündkomponente 16 aus, die ihrerseits simultan die drei Schnüre 17 auslöst. Da letztere alle die gleiche Länge haben, werden die drei Pillen 15 sowie die drei Relaisladungen 9, mit denen sie in Kontakt stehen, gleichzeitig ausgelöst.
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Für den Fall, daß ein Treffer, beispielsweise durch ein Geschoß, die Auslösung einer einzigen Relaisladung 9 hervorruft, kann sich diese Auslösung nicht auf die zwei anderen Ladungen 9 ausbreiten.
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Einerseits dämpft nämlich der Träger 10 die radiale Übertragung der Stoßwelle 13, und andererseits unterbinden die hier beschriebenen Auslösemittel eine rückwärtsgerichtete Auslösung einer Relaisladung 9 in Richtung zu den anderen.
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Somit löst die Relaisladung 9 ihrerseits die Pille 15 aus, die die Auslösung zur Schnur 17 überträgt.
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Der Übergang der Detonationswelle auf die gegenseitige Kontaktzone der drei Schnüre 17 wird das Reißen der zwei anderen Schnüre 17 hervorrufen, so daß sie auf diese Weise außer Betrieb gesetzt werden, was jegliche Auslösung der zwei anderen Relaisladungen 9 unterbindet.