DE2009988A1

DE2009988A1 - Zünder mit Zeitverzögerung

Info

Publication number: DE2009988A1
Application number: DE19702009988
Authority: DE
Inventors: Richard Thomas Burlington Vt. Ziemba (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-03-05
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1307994A; NL7003182A; US3608494A; CH543726A; FR2034677A1

Description

Dr. rer. nah Horst Schüler PATENTANWALT

Frankfurt/Main 1, den 3. März 1970 Niddastraße 52 Telefon[06 11) 237220 Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M. Bank-Konto: 523/3168 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

J429-52-AR-1578

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.

Zünder mit Zeitverzögerung

Die Erfindung betrifft Zünder mit Zeitverzögerung für relativ kleinkalibrige Munition und insbesondere Vorrichtungen, um den gesicherten oder entsicherten Zustand des Zünders aufrecht zu erhalten.

Der erfindungegemäße Zünder ist eine Verbesserung des in dem Patent 3 397 6¹IO beschriebenen Zünders. In diesem Patent

U.S,

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wird ein Zünder mit einem kugelförmigen Rotor beschrieben, der den Detonator trägt und ihn normalerweise in einer Stellung hält, in der er nicht mit dem Zündbolzen und der Treibladung in einer Linie liegt. Nach der Einwirkung einer vorgegebenen Zentrifugalkraft während eines bestimmten Zeitraums wird der Detonator in eine Linie mit dem Zündbolzen und der Treibladung gebracht. Insbesondere"wird der Rotor in der ersten Stellung mit Hilfe einer Rastfeder für den Rotor gehalten. Diese Feder verriegelt den Rotor in dieser Stellung solange, bis der Drall des Projektiles ausreichend ist, um die Feder zum öffnen zu veranlassen, wodurch der Rotor freigegeben wird. Wenn der Rotor einmal durch die Feder freigegeben wird, kann er sich infolge seines dynamischen Massenungleichgewichtes frei in eine ausgerichtete Lage drehen. Da der Durchmesser des Detonators in dem Rotor gewöhnlich relativ groß ist, ist der Unterschied in den Trägheitsmomenten zwischen den Hauptachsen des Rotors groß und daher ergibt sich ein hohes Antriebsdrehmoment. Dadurch richtet sich der Rotor im Laufe von wenigen Millisekunden selbst aus, wenn das Projektil aus der Mündung des Geschützes austritt. Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Antriebsdrehmoment zu verringern und dadurch die zeitliche Verzögerung der Ausrichtung zu erhöhen. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, die Entsicherung abhängig zu machen von dem gleichzeitigen Vorhandensein sowohl eines ausreichenden Dralls als auch von Rückstellkräften.

Bei normalen Zielauftreffverhältnissen wird der Zündbolzen gegen den Detonator getrieben, um die Zünderfunktion, d.h. die Auslösung der Detonation zu erhalten. Bei niedrigen Zielauftreffwinkeln neigen jedoch das Projektil und der daran befestigte Zünder dazu, sich relativ zu dem Kugeldetonator zu drehen und dadurch eine Fehlausrichtung zwisehern dem Zündbolzen und dem Detonator zu verursachen. Dies tritt deswegen ein, weil der Kugelrotor seine Ausrichtung nicht schnell genug ändern kann, um der Verschiebung des Zünders zu dem Zeitpunkt des Aufpralls

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auf dem Ziel zu folgen. Eine starke Fehlausrichtung ergibt ein Versagen der Punktion des Zünders. Daher ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung eine Verriegelung des Kugelrotors in der richtigen Ausrichtung zum Zündbolzen.

Ein Aspekt dieser Erfindung ist ein Verzögerungszünder für ein Projektil, der einen drehbar in einem Hohlraum in dem Zünder gelagerten Kugelrotor enthält. Der Zündbolzen, der Hohlraum und die Treibladung liegen auf der Längsachse des Zünders. Der Rotor trägt in einer diametralen Bohrung einen Detonator und ^ ein Haltering, der auf einer in die Kugel eingeschnittenen Auf- ~~ lagefläche befestigt ist, hält normalerweise die Kugel mit dem Detonator in einer Stellung außerhalb der Längsachse des Zünders. Um den Rotor freizugeben, muß der Ring durch Rückstellkraft zurückgeschoben werden und muß durch Zentrifugalkraft vergrößert werden, üachdem der Rotor sich in die Ausrichtung zur Längsachse gedreht hat, wird er durch zusammenpassende Oberflächen auf der Kugel und in dem Hohlraum in dieser Ausrichtung ver- riegelt.

Die verschiedensten Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung werden veranschaulicht durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen einer Ausführungsform der Erfin- φ dung. ' -

Figur 1 ist ein Längsschnitt des bekannten Zünders nach dem U.S. Patent 3-397-610.

Figur 2 ist ein Längsschnitt der als einen Aspekt der vorliegen-■:.-■■" den Erfindung eine Anordnung mit einem verbesser-cen Kugelrotor geringer Masse zeigt. Diese Anordnung liefert eine relativ große Zeitverzögerung zur Entsicherung des Zünders im Vergleich mit dem Zünder nach Figur 1.

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Figur 3 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt eine verbesserte Anordnung mit Kugelrotor, welcher zur Entsicherung sowohl Rückstellkräfte als auch Zentrifugalkräfte benötigt.

Figur 4 ist ein Längsschnitt eines anderen Aspektes der vorliegenden Erfindung und zeigt eine verbesserte Anordnung mit einem Kugelrotor, der eine Fläche hat, die sich in der entsicherten Stellung an eine entsprechende Fläche im Hohlraum anlegt und die Kugel verriegelt.

Figur 5 ist eine ähnliche Darstellung wie Figur 4 und zeigt die Anordnung mit dem Kugelrotor in der entsicherten Stellung im verriegelten Zustand.

Figur 1 zeigt einen bekannten Zünder mit einem im wesentlichen kegelförmigen Zündkopf 10. Der Zündkopf 10 hat eine Längsbohrung mit einem rückwärtigen Teil 12 mit relativ großem Durchmesser, an den sich ein mittlerer Teil 14 mit kugelförmiger Gestalt und ein vorderer Teil 16 mit relativ kleinem Durchmesser anschließen. Der rückwärtige Teil 14 der Bohrung hat ein Innengewinde zur Aufnahme eines Treibladungsgehäuses 18 mit einem Hohlraum 20, in dem sich eine Treibladung 22 befindet. Eine Zündbolzenanordnung 24, welche von dem in der U.S. Patentschrift 3 397 640 beschriebenen selbstzerstörenden Typ sein kann, ist in dem vorderen Teil 16 der Bohrung 18 angeordnet und durch einen Deckel 26 verschlossen. Das vordere Ende 28 des Gehäuses 18 für die Treibladung hat eine kugelförmige Ausnehmung, so daß sich zusammen mit dem mittleren Teil 14 ein im wesentlichen kugelförmiger Hohlraum ergibt, wenn das Treibladungsgehäuse 18 auf das Zündergehäuse geschraubt wird. In dem kugelförmigen Hohlraum 28/14 ist ein Kugelrotor 30 angeordnet. Die Kugel 30 weist eine vordere ebene Fläche 32 auf, die um eine diametrale Bohrung 34 angeordnet ist, in der eine Detonatorhülse 36 befestigt is.t. Eine hufeisenförmige Nut 38 ist in die Oberfläche der Kugel 30

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eingeschnitten und nimmt einen hufeisenförmigen Haltering 40 auf. Eine innere ringförmige Nut 42 ist benachbart zu dem vorderen Ende des Detonatorgehä.uses in die Bohrung des Gehäuses eingeschnitten. Beim Betrieb wird der Kugelrotor 30 mit dem Detonator 36 in einer nicht ausgerichteten gesicherten Stellung gehalten. Wenn das Projektil durch das Geschützrohr abgeschossen wird, wird es durch die Züge in dem Rohr in Drehung verset.zt. Der Haltering 40 verriegelt den Rotor 30 in der in Figur 1 gezeigten gesicherten Stellung solange, bis der Drall der Rotoranordnung genügend groß ist, um den Haltering 40 zu veranlassen, sich in die Nut 42 hinein auszudehnen und dadurch den Kugelrotor 30 freizugeben. Wenn der Kugelrotor 30 von der Feder 40 freigegeben ist, kann er sich infolge der Unwucht frei drehen in eine ausgerichtete entsicherte Stellung. Da der Durchmesser des Detonators '36 in dem Rotor 30 größer ist, ist der Unterschied der Trägheitsmomente zwischen den einzelnen Trägheitsachsen des Rotors groß und daher ergibt sich ein hohes Drehmoment. Dadurch richtet sich der Rotor 30 innerhalb weniger Millisekunden nach dem Austritt des Projektils aus dem Gasihützrohr aus.

Die Verzögerung der Entsicherung in dem Zündermechanismus mit Kugelrotor unterliegt den folgenden Bedingungen:

1. Drallgeschwindigkeit des Projektils,

2. Differenz der Trägheitsmomente der Hauptachsen des Rotors,

3. ursprüngliche Winkelstellung des Detonators relativ zur Flugachse des Projektils,

4. Masse der sich drehenden Teile,

5· Reibungskoeffizient zwischen dem Rotor und den Oberflächen des Hohlraums.

Um die Verzögerung der Entsicherung durch Verringerung der Masse der sich drehenden Teile zu vergrößern, wurde u.a. der Kugelrotor entsprechend Figur 2 dadurch modifiziert, daß die hufeisenförmige Nut 38 in einen kreisringförmigen Ansatz 238 umgewandelt

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wurde, der sich un den ganzen Umfang der Kugel herum erstreckt. Der hufeisenförmige Haltering 40 wird beibehalten. Der kreisförmige Ausschnitt 238 gestattet es, daß der Kugelrotor sich unabhängig von dem Haltering 40 und daher während seines Laufweges durch den Lauf des Geschützes langsamer dreht.

Der bekannte Zünder erfordert nur einen ausreichenden Drall, um aus der gesicherten Stellung in die entsicherte Stellung zu gehen. Die Möglichkeit, daß der Zünder unbeabsichtigt entsichert, wird weiterhin dadurch verhindert, daß sowohl ein ausreichender Drall als auch eine ausreichende Rückstoßkraft gleichzeitig erforderlich sind, um den Zünder aus der gesicherten in die entsicherte Stellung zu bringen, wie es in Figur 3 abgebildet ist. Die ringförmige Nut in dem Gehäuse des Zünders ist schmaler und ist relativ weit hinten angeordnet, benachbart zu dem vorderen Ende des Treibladungsgehäuses 18 und wird hier als ringförmige Nut 342 gezeigt. Die hufeisenförmige Nut 38 in dem Kugelrotor 30 ist abgeändert worden in eine ringförmige Nut 338 um den ganzen Umfang der Kugel herum. Der hufeisenförmige Haltering 40 wird beibehalten. Der Grund der Nut 338 ist jedoch nicht zylindrisch, sondern eher konisch, so daß der Haltering 40 in der vorderen Lage außerhalb der transversalen Ausrichtung mit der Nut 342 gehalten wird. Es ist eine zusätzliche ringförmige Nut 339 vorhanden, die an die Nut 338 angrenzt und den Haltering 40 in seiner vorderen Stellung aufnimmt. Der Haltering 40 für die Kugel 30 kann sich jetzt nicht mehr unmittelbar in die Nut 342 hinein öffnen. Es ist eine Rückstoßkraft auf das Projektil erforderlich, um den Haltering 40 nach hinten in eine Lage benachbart zu dem zünderseitigen Ende des Treibladungsgehäuses 18 zu verschieben, wo er sich in der richtigen transversalen Lage zur Nut 342 befindet. Wenn die Rückstoßkraft vorhanden ist, jedoch kein ausreichender Drall zum öffnen des Halterings 40 vorhanden ist, dann wird der Kugelrotor 30 in seiner gesicherten Stellung verriegelt bleiben. Wenn ein ausreichender Drall vorhanden ist, ohne Vorhandensein

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einer ausreichenden Rückstoßkraft, dann wird sich der Haltering 40 nicht öfffien können, denn er ist nicht in der richtigen Ausrichtung bezüglich der Nut 342.

Um zu gewährleisten, daß der Zünder entsichert bleibt, wenn er einmal entsichert worden ist, ist der Kugelrotor 30 entsprechend den Figuren 4 und 5 modifiziert worden. Die Kugel wird nach der Ausrichtung an dem Gehäuse verriegelt. Eine passende ebene Kugelabschnittsfläche ¹JOO ist an dem kugelförmigen Bohrungsteil des Zündergehäuses ausgebildet und an die vordere Ebene 32 an dem Kugelrotor angepaßt. Bei der Entsicherung des Zünders dreht sich der Kugelrotor solange in die ausgerichtete Lage bezüglich des Zündbolzens 24, bis die Ebene 32 an der ebenen Auflagefläche 400 anliegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der nach vorn gerichtete Kriecheffekt, der durch die Drehung des Kugelrotors entstanden ist, die Teile, zusammenhalten. Beim Aufprall auf das Ziel liefert die Bremswirkung auf das Projektil eine zusätzliche Verriegelungskraft zwischen dem Rotor und dem Gehäuse, um eine Pehlausrichtung zwischen der Detonatorhülse und dem Zündbolzen auszuschließen. Daher sind niedrige Zielauf treffwinke 1 möglich, ohne daß dadurch die Möglichkeit eines funktionellen Versagens des Zünders besteht.

Obwohl diese Gesichtspunkte einzeln in den Abbildungen dargestellt wurden, ist es offensichtlich, daß die kegelförmige Nut 338 an dem Kugelrotor, die dazu passende rückwärtige Nut 342 im Gehäuse mit der Ebene 32 an dem Kugelrotor und der passenden Ebene 400 in dem Gehäuse in einem einzigen Zünder kombiniert werden können, welcher sowohl eine ausreichende Rückstoßkraft als auch einen ausreichenden Drall zur Entsicherung erfordert und einmal entsichert, in diesem Zustand verbleibt.

Es ist zu beachten, daß der Durchmesser des Rotors in den Abbildungen so wiedergegeben ist, daß er nahezu gleich dem Durchmesser des Hohlraums quer zur Längsachse ist. Er kann jedoch be-

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trächtlich kleiner gemacht werden, um einen Raum für ein Kopplungsmaterial zu gewinnen, beispielsweise eine Schicht Silikone.

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Claims

- 9 - Ansprüche

rlJ Zündermechanismus mit Zeitverzögerung und einer gesicherten* und einer entsicherten Stellung für Geschosse, d a. d u r c h gekennzeichnet ₅ daß er folgende Teile umfaßt :

ein Gehäuse (10) mit einer Längsachse und einem darin enthaltenen im wesentlichen kugelförmigen Hohlraum (14/28), der um die Achse symmetrisch ist,

ein im wesentlichen kugelförmiger in dem Gehäuse (10) angeordneter Rotor (30) mit einer-Massensymmetrieachse und einer dazu koaxialen längs eines Durchmessers verlaufenden Bohrung (3*0 zur Aufnahme einer Detonatorladung (36), eine erste ringförmige Nut (238, 338) in der Peripherie des Rotors (30), die senkrecht zu einem ersten Durchmesser ist, welcher einen Winkel zur Massensymmetrieachse bildet und in der gesicherten Stellung koaxial zur Längsachse des Gehäuses (10) ist, wobei die Nut (238, 338) einen Kegel mit einem relativ kleinen Durchmesser.in der Nähe des Rotormittelpünktes und einem relativ größeren Durchmesser an der von dem Rotormittelpunkt abgewandten Seite bildet, eine in der Wand des Hohlraums des Gehäuses (IQ) und senkrecht zur Längsachse des Gehäuses ausgebildete zweite Ring- -nut (342), die zu dem kegelförmigen Teil mit relativ größerem Durchmesser benachbart ist,

eine dritte Ringnut in der Wand des Gehäusehohlraums, die senkrecht zur Längsachse des Gehäuses ist und benachbart zu dem kegelförmigen Teil mit relativ kleinem Durchmesser liegt, und in diese zweite Ringnut übergeht und einen kleineren Durchmesser als sie besitzt,

ein ausd^iribares Element (40), das normalerweise an dem kegelförmigen Teil mit relativ kleinem Durchmesser angeordnet ist und ihn umfaßt und sich mindestens teilweise in die dritte Ringnut hinein erstreckt und dadurch.die Drehung des Rotors (30) in dem Hohlraum (I¹J, 28) verhindert, wobei dieses EIe-

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ment (40) so beschaffen ist, daß es bei Ausübung einer ausreichenden Rückstoßkraft sich längs der Längsachse aus der normalen Stellung, die benachbart zu der dritten Ringnut ist, in eine Zwischenstellung verschiebt, die benachbart zur zweiten Ringnut ist und in dieser Zwischenstellung bei Anwendung einer ausreichenden Zentrifugalkraft sich in die zweite Ringnut hinein ausdehnen kann, um den Rotor zur Drehung in dem Hohlraum in die entsicherte Stellung freizugeben.

Zündermechanismus mit Zeitverzögerung für Geschosse und mit einer gesicherten Stellung und einer entsicherten Stellung, dadurch gekennzeichnet , daß er die folgenden Teile umfaßt:

ein Gehäuse (10) mit einer Längsachse und einem um die Achse symmetrischen Hohlraum (14, 28),

einen in dem Hohlraum angeordneten im wesentlichen kugelförmigen Rotor (30) mit einer Massensymmetrieachse und einer dazu koaxialen Durchmesserbohrung (34), die eine Detonatorladung (36) aufnehmen kann und mit einem ersten Durchmesser, der einen Winkel zu der Massensymmetrieachse bildet, durch Drallwirkung lösbare Verriegelungsvorrichtung (40, 228, 338, 342), die teilweise in dem Rotor (30) und teilweise in dem Hohlraum angeordnet ist und den Rotor normalerweise in einer Stellung hält, in der der erste Durchmesser koaxial zur Längsachse ist und die bei ausreichender Zentrifugalkraft den Rotor zur Drehung in dem Hohlraum in die entsicherte Stellung freigibt, bei der die Massensymmetrieachse koaxial mit der Längsachse ist,

sowie eine zusätzliche Verriegelungsvorrichtung (32, 400), die teilweise am Rotor und teilweise in dem Hohlraum angeordnet ist, um den Rotor bei der Drehung in diese entsicherte Stellung in der entsicherten Stellung zu halten.

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3. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlraum (14/28) einen vorderen Teil "(14) mit imjwesentlichen Halbkugelform hat mit einer ebenen Kugelabschnittsfläche (400) senkrecht zur Längsachse und der Rotor (30) eine dazu passende Kugelabschnittsfläche (32) senkrecht zur Massensymmetrieachse besitzt.

4. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß.er weiterhin eine teilweise in dem Rotor (30) und teilweise in dem Hohlraum angeordnete Verriegelungsvorrichtung enthält, um den Rotor bei der Drehung in die entsicherte Stellung in dieser Stellung zu halten.

5. Zünder nach Anspruch 4₃ dadurch gekennzeichnet. , daß der Hohlraum einen vorderen Teil (14) mit imWesentlichen Halbkugelform besitzt mit einer zu der Längsachse senkrechten ebenen Kugelabschnittsfläche (40Ö) und der Rotor (30) eine dazu passende Kugelabschnittsfläche (32) senkrecht zur Massensymmetrieachse besitzt.

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