DE2234849A1

DE2234849A1 - Zuendeinrichtung mit einer ein ungewolltes ausloesen verhindernde sicherungselemente aufweisenden zuendkette

Info

Publication number: DE2234849A1
Application number: DE2234849A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Phys Dr Held; Johann Spies
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-07-15
Filing date: 1972-07-15
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2193191B1; DE2234849B2; DE2234849C3; US3861312A; GB1433377A; IT992624B; FR2193191A1

Description

Zündeinrichtung mit einer ein ungewolltes Auslösen verhin dernde Sicherunqselemente aufweisenden Zündkette.

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung mit einer ein ungewolltes Auslösen verhindernde Sicherungselemente aufweisenden Zündkette, die von einem Windradgenerator beim Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl mit Spannung gespeist ist.

Bei solchen insbesondere für die Initiierung der Explosionsladung von Geschossen dienenden Zündeinrichtungen 1st das

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Windrad über eine Fliehkraftkupplung mit dem Generator gekoppelt. Hierdurch wird erreicht, daß erst ab einer bestimmten Drehzahl des zu zündenden drallstabilisierten Geschosses, d.h. einer bestimmten Flugzeit, das Zündsystem mit Spannung versorgt wird. Ein weiteres Sicherungselernent ist eine mit der Achse des Generators über ein Getriebe gekuppelte, geschlitzte Scheibe. Erst dann, wenn der Schlitz dieser Scheibe zwischen einer Initialladung und einer Anfeuerungsmasse liegt, kann ein Durchzünden erfolgen. Die Scheibe trägt ferner im Zündstromkreis liegende Schaltkontakte, um ein Abschalten des Zündstromkreises bzw. eine Selbstzerlegung des Geschosses zu ermöglichen, wenn diese Schaltkontakte mit Gegenkontakten in VJirkverbindung gelangen, vgl. beispielsweise US-Patentschrift 3 140 661.

Abgesehen davon, daß zum Scharfwerden dieser uhrwerkähnlichen Zündeinrichtung ein bestimmter Drall des sie tragenden Geschosses erforderlich ist, sind ihre getrieblichen Mittel relativ aufwendig und weisen einen Raumbedarf auf, der ihren Einsatz in relativ kleinen drallfreien Sprengkörpern unmöglich macht. Ferrier bedürfen solche Zündeinrichtungen der Wartung, um auch während langjähriger Lagerzeit funktionsfähig zu bleiben.

Aus der US-Patentschrift 3 401 635 ist eine Zündeinrichtung mit einem Windradgenerator bekannt geworden, bei der durch eine gesonderte druckgaserzeugende pyrotechnische Ladung der Windradgener-tor angetrieben wird. Bei der Auslösung der Ladung werden Verschlüsse geöffnet, die die Strömungskanäle des Windrades verschließen. Auf diese Weise wird der Windradgenerator unabhängig von einem Luftstrom sehr schnell auf seine Betriebsdrehzahl beschleunigt und zum anderen bei der üblichen Handhabung des Projektils gegen Anblasen geschützt. Jedoch kann hier der Windradgenerator nicht als

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Sicherungselement benutzt werden, da die Treibgas erzeugende Ladung jederzeit zUndfähig ist und daher eine ausreichende Zündspannung unabhängig vom Vorhandensein einer Luftströmung geliefert werden kann. ■

Ferner ist auch hier eine relativ große Baulänge zur Unterbringung der Zündeinrichtung notwendig, zumal die druckgaserzeugende Ladung gegenüber Initial- und Detonatorlsdungen relativ groß ist. Solche Zündeinrichtungen sind also bei Sprengkörpern der eingangs genannten Art ebenfalls nicht anwendbar.

Infolge des fehlenden Dralls oder ausreichend hoher Beschleunigungen, die über den normal em Beschleunigungen bei der Handhabung liegen, treten bei solchen, als sogenannte Strexvmunition bezeichneten Sprengkörpern keine signifikanten Kräfte auf, die als Auslösekriterien zur Entsicherung der Zündeinrichtung benutzt werden könnten. Solche Sprengkörper weisen keine eigene Beschlcunigung^ladung auf, sondern werden mit Hilfe von kalcctengefechtsköpfen verschossen oder aus von Flugseugen, getragenen Schüttbehältern innerhalb des zu be- aufschlagenden Gefechtsfeldos \^rerteilt. Als eindeutiges Ein— satzkriteriurn tritt dalier lediglich ein langer andauernder freier aber ir;eis-t orientierter Fall solcher Sprengkörper nach ihrem Ausstoß aus dem Gefechtskopf- oder Behälter auf, so daß die· Anwendung von Wimlradgcneratoren als Sicherungse 1 einent ido.il ware. Infolge ihrer geringen räumlichen Abmessungen und der Art ihrer Sprengladung, die oft als Hohlladung ausgebildet i;;t, können jedoch die bekannten, relativ groß bauenden Zündeinrichtungen, die eine starre gleichachsig g.i Zuordnung vom 'Windrad, Sj cherungsolcmente und Generator aufweisen, nicht vorwendet werden.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Zündeinrichtung mit einer ein ungewolltes Auslösen verhindernde Sicherungselemente aufweisenden Zündkette zu schaffen, die von einem Windradgenerator mit Spannung gespeist ist, deren mechanischen Bauteile kleiner und einfacher als bisher gestaltet sind und bei denen eine gleichachsige Anordnung von Windrad, Sicherungselement und Generator fehlt, so daß eine ohne Zahnradgetriebe aufgebaute wenig Raum be« anspruchende und auch nach langjähriger Lagerzeit funktionstüchtige Zündeinrichtung entsteht, die für drallos fliegende Sprengkörper kleinster Abmessungen, die beispielsweise als Hohlladungen oder Splitterladung ausgebildete Sprengladungen aufweisen, verwendbar ist.

Ausgehend von einer Zündeinrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Windradgenerator als Teil der Zündkette in bezug auf ein Sicherungselement beweglich gelagert und über eine von der Generatorspannung über, ein Schwellglied gespeisten Zündpille pyrotechnisch in seine die Zündkette entsichernde Lage bewegbar ist.

Hierbei ist der ein als Windrad ausgebildetes Polrad aufweisende Windradgenerator in einem Rahmen mittels eines Verformungselcmentes gegen die Kraft einer Feder in der Sicherungsstellung gehalten, in der er ein einen Detonator tragendes gegen die Kraft einer weiteren Feder in seiner Sicherungsstellung gehaltenes Sicherungselement sperrt und ist dem Detonator eine v/eitere Zündpille zugeordnet, die über ein Zeitglied von der Generatorspannung auslösbar ist, sobald der Windradgenerator sich in der Entsicherungsstellung befindet, in die er durch die Auslösung einer pyrotechnischen Ladung bringbar ist.

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Das die Übertragungsladung tragende Sicherungselement ist also sowohl von einer mechanisch als auch von einer pyrotechnisch auslösbaren Sperre gehalten.

Das Schwellglied ist vorzugsweise eine über einen Kondensator an der Generatorspannung liegende Vierschicht-Diode·

Nach einer zweiten Ausführungsform der. Erfindung weist die Zündkette eine über die Generatorspannung aktivierbare Batterie auf, die nach ihrer Aktivierung über eine elektronische •Verzögerungseinheit den.Zündstromkreis speist.

Nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung weist die Zündkette eine aktivierbare Flüssig-Ammoniak—Batterie auf, der eine pyrotechnische Zündpille zugeordnet ist, die gleichzeitig die Auslösung der Sperre des die Initiierungsladung tragenden Sicherungsgliedes bewirkt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Zündeinrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf» So kann, da die Kraft, die für die verschiedenen Funktionsprozesse des Zündvorganges benötigt wird, durch elektrisch aktivierbare Elemente erzeugt wird, das Windrad äußerst klein ausgebildet werden und braucht keine mechanischen Sicherungselemente, wie Fliehkraftkupplungen u.a. zu betätigen. Sicherungselement und Windradgenerator brauchen nicht mehr gleichachsig angeordnet werden, so daß eine optimale Raumausnutzung möglich wird. Da ferner auf uhrwerksähnliche Getriebe als Verzögerungselemente verzichtet ist, entfallen alle Viartungsproblerne. Die Ausbildung des Windrades als Polrad vereinfacht ebenfalls die Zündeinrichtung, zumal der Raum und das Gewicht für ein besonderes Generatorpolrad eingespart werden können.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

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Im einzelnen zeigen':

Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf eine Zündeinrichtung gemäß der Erfindung;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Zündeinrichtung gemäß Figur 1 bei ausgefahrenem Windradgenerator;

Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Figur 1;

Figur 4 eine Seitenansicht der Zündeinrichtung gemäß Figur 1;

Figur 5 eine Seitenansicht des Windradgenerators;

Figur. 6 den Stromlaufplan der Zündeinrichtung gemäß Figur 1;

Figur 7 einen Stromlaufplan einer zweiten Ausführungsform der Zündeinrichtung gemäß Figur 1.

Innerhalb eines hier nicht dargestellten zylindrischen Sprengkörpers ist ein die noch zu beschreibende Zündeinrichtung umfassendes Gehäuse 1 angeordnet, das in einer Ausnehmung 2 einen Windradgenerator G trägt. Eine Feder 3 hat das Bestreben, den in Figur 5 näher dargestellten Windradgenerator G in die in Figur 2 dargestellte Lage zu bewegen.

Der Windradgenerator besteht im wesentlichen aus einem mehrteiligen Gehäuse 5, in dem sich eine kreisförmige Ausnehmung 6, ein im rechten Winkel dazu liegendes Durchgang<■;-loch 7 und eine unregelmäßig geformte Ausnehmung 8 befinden. Die Ausnehmung 8 nimmt mit Induktionsspulen 10 versehene Ständerbleche 11 auf, denen ein in der kreisförmigen Aun-

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nehmung.befindliches Polrad 12 zugeordnet ist. Die Magnetpole 14 des in den hier nicht näher dargestellten Abdeckplatten 13 drehbar gelagerten Polrades sind gleichzeitig als Windradflügel ausgebildet, die in das Durchgangsloch 7 ragen.

Wie Figur 1 zeigt, weist das Gehäuse 5 einen Absatz 15 auf, der sich bei ausgefahrenem Windradgenerator gegen ein Verformungselcment 16 legt, das an der Seitenwand einer Öffnung 18 des Gehäuses 1 befestigt ist, vgl. auch Figur 2.

Ferner ist dem Windradgenerator·eine pyrotechnische Ladung zugeordnet, die sich innerhalb des von der Feder 3 eingenommenen Raumes der Ausnehmung 2 befindet. Diese pyrotechnische Ladung liegt in einem später noch zu beschreibenden Zündstromkreis.

Rechtwinklig zur Ausnehmung 18 befindet sich eine v/eitere Ausnehmung 22 innerhalb des Gehäuses 1, die ein Sicherungselement 23 aufnimmt, welches mittels eines Bolzens 24 im Gehäuse 1 um 90 Grad schwenkbar gelagert ist. Eine Feder 25, die einerseits im Gehäuse 1 und andererseits in einem Schlitz am Bolzen 24 angreift, hat das Bestreben das Sicherungselement 23 in die in Fig. 3 dargestellte Lage zu schwenken. An dieser Schwenkbewegung wird das Sicherungs— element durch das schon erwähnte Verformungselement 16, das sich im Schwenkbereich des Sicherungselementes befindet, gehindert. Das Sicherungselement 23 weist eine abgesetzte Durchgangsbohrung 26 auf, die mit einem Detonator 28 gefüllt ist. Eine weitere rechtwinklig'zur Durchgangsbohrung angeordnete Bohrung 30 verbindet in der in Fig. 3 dargestellten Scharfstellung den Detonator mit einer weiteren abgesetzten Bohrung 31 im Gehäuse 1, in der eine Zündpille 3?. angeordnet ist.

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Das Sicherungselement 23 weist ferner eine in eine Außenmantelfläche eingearbeitete Nut 34 auf, in die ein Sicherungsstift 35 eingreift. Der Sicherungsstift befindet sich an einem im Gehäuse 1 gelagerten Bolzen 36, der, sobald der Sprengkörper seinen Schuttbehälter o.a. verlassen hat, unter dem Einfluß einer hier nicht dargestellten Feder in die in Figur 4 dargestellte Lage bewegt wird. In dieser Lage ist der Sicherungsstift 35 außer Eingriff mit der Nut 23 des Sicherungselementes 23.

Mit dem Gehäuse 1 ist ferner ein Rohr 39 verbunden, das ein Zugseil 40 und eine elektrische Leitung 41 umfaßt, über das Zugseil 40 wird ein Zugschalter 42 betätigt, der im noch zu beschreibenden Zündstromkreis liegt.

Schließlich ist ein weiterer Schalter 43 vorgesehen, der auf einer Platine 44 befestigt ist, die einen Teil der noch zu beschreibenden Zündelektronik trägt, und der über einen Stößel 45 betätigbar ist. Eine weitere Platine 46, die oberhalb der Ausnehmung 2 angeordnet ist, trägt ebenfalls einen Teil der noch zu beschreibenden Zündelektronik.

Nunmehr sei im Zusammenhang mit Figur 6 die schon erwähnte Zündelektronik im einseinen beschrieben. Der eine Wechselspannung liefernde Windradgenerator G lädt über einen Widerstand R. und eine Diode D^ einen Kondensator C». auf, wobei die Ladezeit dieses Kondensators durch die Größe des Widerstandes R- - der sich aus dem Generatorinnemviderstaricl und dem Außenwiderstand zusammensetzt - beeinflußt werden. Die Höhe der Generatorspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Windrades ist durch die Auslegung des-Generators festgelegt*

Mit dem Kondensator C^ ist ein spannungsabhängiger Schalter, beispielsweise in Form einer Vierschicht-Diode Dp oder eines

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MOS—Schalters verbunden, der in Serie mit der.pyrotechnischen Ladung 20 geschaltet ist.

Mit dem Kondensator C^ ist über den normalerweise geschlossenen Schalter 43 eine weitere Diode D« verbunden, über die ein Zündkondensator Cp auf die annähernd gleiche Spannung wie der Kondensator C^ aufgeladen wird· Über diesen wird ein elektronisches Zeitglied 47 gespeist, das, sofern der Zugschalter 42 geschlossen ist, die Zündpille 32 zum Ansprechen bringt. Befindet sich in diesem Augenbligk das.Sicherungselement in der in Fig. 3. dargestellten Scharfstellung, wird über die Zündpille der Detonator 28 gezündet, der die hier nicht dargestellte Explosivladung des Sprengkörpers auslöst.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende.

Sobald der Sprengkörper aus dem ihn tragenden Raketengefechtskopf oder aus einem Schüttbehälter ausgestoßen ist, bewegt sich der Bolzen 36 und damit der Sicherungsstift 35 in die in Fig. 4 dargestellte Lage und kommt dabei außer Eingriff mit dem Sicherungselement 23. Gleichzeitig ist der Windradgenerator G durch seine Feder 3 aus der in Fig. 1 dargestellten Lage in die in Fig. 2 dargestellte Lage bewegt worden, so daß er von der ihn umgebenden Luft angeströmt werden kann. Durch die vom Windradgenerator nunmehr erzeugte Spannung wird der Kondensator C^ aufgeladen. Über den geschlossenen Schalter 18 und die Diode D₂ wird der Kondensator C₂ auf die gleiche Spannung gebracht. Überschreitet - nun -^ die Spannung des Kondensators C., die Zündspannung'des spannungsabhängigen Schalters - Diode D« - so bringt dieser die pyrotechnische Ladung 20 zur Auslösung. Der sich dabei aufbauende Gasdruck verformt über das Gehäuse 5 des Windrad-

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generators das Verformungselement 16, so daß dieses das Sicherungselement 23 freigibt. Dieses wird unter dem Einfluß der Feder 25 um 90 Grad in die in Fig. 3 dargestellte Scharfstellung geschwenkt - der Sicherungsstift 35 war bereits anfangs außer Eingriff gebracht worden - , so daß der Detonator 28 von der Zündpille 32 angefeuert werden kann. Beim Schwenken des Sicherungselementes in seine Scharfstellung wird· über den Stößel 45 der Schalter 43 geöffnet, so daß der Stromkreis bestehend aus Diode Dp und Zündkondensator C₂ vom Windradgenerator getrennt ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Zündkondensator Cp nur auf die Spannung, die durch den spannungsabhängigen Schalter Dp vorgegeben ist, aufgeladen wird.

Wird nun von dem Zeitglied 47 der Zündimpuls abgegeben, so bringt dieser, wie schon erwähnt, die Zündpille 32 zum Ansprechen und löst dadurch den Detonator 28 aus.

Bei nichtgeschlossenem Schalter 42 kann dagegen der Detonator nicht initiiert werden.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeicpiel, das hinsichtlich der identischen Bauteile die gleiche Bezifferung aufweist, wird mit Hilfe der pyrotechnischen Ladung nicht nur das Sicherungselement 23 freigegeben, sondern gleichzeitig auch eine aktivierbare Batterie 48 gezündet. Die Batterie 48 ist beispielsweise eine FlüsDig-Ainmoniak-Batterie, die aus einem elektrochemischen System 49 und einem Ammoniak beinhaltenden Gasbehälter 50, besteht. Nach der Aktivierung der Batterie 48 versorgt diese den aus dem schon erwähnten Zeitglied 47 und der Zündpille 32 bestehenden Zündstromkreis.

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Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen des elek-' trischen Zündkreises möglich, insbesondere kann zwischen Generatoren und Diode D₁. in bekannter Weise ein Filter geschaltet werden, so daß durch die Wahl des Frequenzbereiches des Filters der Sprengkörper erst ab Erreichen einer bestimmten Sinkgeschwindigkeit - entsprechend einer bestimmten· Drehzahl des Windgenerators — mit Spannung versorgt wird.

Wie die vorstehend beschriebene Zündeinrichtung zeigt, kann der Windracgenerator örtlich an einer anderen Stelle untergebracht werden als das Sicherungselement, wobei das Entsicherung skriterium in Form eines Spannungsstoßes- oder Impulses über elektrische Leitungen an den Ort des Sicherungselementes übertragen, werden kann, so daß ein äußerst gedrängter Aufbau und die Verwendung von mechanisch einfachen Schaltgliedern möglich wird.

Patentansprüche -12-

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Claims

Patentansprüche

Zündeinrichtung mit einer ein ungewolltes Auslösen verhindernde Sicherungcelemcnte aufweisenden Zündkette, die von einem Windradgenerator beim Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl mit Spannung gespeist ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Windradgenerator (G) als Teil der Zündkette in bezug auf ein Sicherungselement (23) beweglich gelagert und über eine von der Generatorspannung über ein Schwellglied (D_?) gespeisten pyrotechnische)! Ladung (20) in seine die Zündkette entsichernde Lage bewegbar ist.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet

daß der ein als Windrad ausgebilde

tes Polrad (12) aufweisende Windradgenerator (G) in einem Gehäuse (5) mittels eines Verformungselementes (16) gegen die Kraft einer Feder (3) in der Sicherungsstellung gehalten ist, in der er eine einen Detonator (28) tragendes gegen die Kraft einer weiteren Feder (25) in seiner Sicherungsstellung gehaltenes Sicherungselement (23) sperrt und dem Detonator (23) eine weitere Zündpille (32 zugeordnet ist, die über ein Zeitglied (47) von der Gencratornpannung auslösbar ist, sobald der Windradgenerator sich in der Entsicherungsste'llung befindet.

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3. Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß durch das Sicherungselement (23) ein im Zündstromkreis liegender Schalter (43) betätigbar ist, sobald dieses seine Scharfstellung einnimmt.
4. Zündeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Schwellglied eine über einen Kondensator (C,,) an der Generatorspannung liegende Vierschichtdiode (D~) ist.
5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zündkette eine über die Generatorspannung aktivierbare Batterie (49) aufweist, die nach ihrer Aktivierung über eine elektronische Verzögerungseinheit (47) den Zündstromkreis (32) speist.
6. Zündeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierbare Batterie eine Flüssig-Ammoniak-Batterie ist, der eine pyrotechnische Zündpille (20) zugeordnet ist, durch die gleichzeitig der Detonator (28) auslösbar ist.

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