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Das
technische Gebiet der Erfindung betrifft Geschossböden für Munition,
die dafür
vorgesehen sind, einen elektrischen Zünder aufzunehmen.
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Derartige
Geschossböden
sind im Allgemeinen fest mit einer Munitionshülse verbunden und sie sind
dafür vorgesehen,
beim Abschuss die Dichtigkeit gegenüber den Treibgasen zu gewährleisten.
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Wenn
diese Geschossböden
einen elektrischen Zünder
tragen, stellt sich das Problem der elektrischen Verbindung zwischen
dem Zünder
und dem Waffensystem. Ein Geschoßboden wird in WO/95130874
gezeigt.
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Wenn
derartige Zünder
im Allgemeinen eine axiale Nadel enthalten, die es ermöglicht,
eine Stromführung
zu gewährleisten,
erfolgt der Rückstrom
im Allgemeinen mit Hilfe des Projektils, das mit der elektrischen
Masse der Waffe in Kontakt steht.
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Eine
derartige Lösung
birgt zahlreiche Nachteile.
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Zu
allererst ist die Qualität
des elektrischen Rückstrom-Kontaktes zwischen
dem Projektil und der Waffe von einer Munition zur nächsten variabel und
hängt stark
von den Oberflächen-Zuständen der Waffe
und des Projektils sowie von den Ablagerungen von Verunreinigungen
(insbesondere von Rückständen) ab,
die sie tragen können.
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Außerdem stellen
sich Probleme der elektrischen Isolation, wenn die Masse der Waffe
als Rückstrom-Leiter
verwendet wird. Die Waffe steht bei der Initiierung einer Munition
unter Spannung, was die insbesondere elektronische Ausrüstung, die
fest mit der Waffe verbunden ist, beschädigen kann und das Risiko birgt,
die Bediener der Waffe zu verletzen.
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Diese
Gefahr ist umso größer und
inakzeptabler je größer die
Versorgungsspannung des Zünders
ist. Die Waffensysteme der Zukunft werden nun aber elektrische Hochspannungs-Zünder in
der Form von einem oder mehreren Plasmabrennern oder -Zündern verwenden.
Die eingesetzten Spannungen liegen nun in der Größenordnung von einigen 10 Kilovolt.
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Es
ist nun heikel, einen derartigen Rückstrom durch die Masse der
Waffe zu gewährleisten, und
die Definition eines Zünders,
der an seiner hinteren Fläche
zwei Kontakte der Stromzuführung
trägt, führt zu Problemen
der elektrischen Isolation zwischen diesen beiden Kontakten, die
zu dicht aneinander sind. Der Lichtbogen birgt nun das Risiko, im
Bereich der Kontakte zu entstehen und nicht im Inneren des Zünders.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Geschoßboden für Munition vorzuschlagen, der
es erlaubt, solche Nachteile zu beseitigen.
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So
ermöglicht
es der Geschoßboden
gemäß der Erfindung
eine zuverlässige
elektrische Verbindung zwischen einem elektrischen Zünder und
einem Waffensystem zu gewährleisten,
wobei noch ein exzellentes elektrisches Isolationsniveau gewährleistet wird.
Die im Bereich eines Geschoßbodens
gemäß der Erfindung
vorhandenen Kontaktwiderstände
sind gering und von einem Geschoßboden zum anderen reproduzierbar.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit ein Geschoßboden für Munition, der dafür vorgesehen
ist, einen elektrischen Zünder
aufzunehmen, der in einer axialen Bohrung angeordnet ist, wobei
der Geschoßboden
dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus einem metallischen Material
hergestellt ist, das mit einem isolierenden Material beschichtet
ist, und dass er wenigstens eine nicht isolierte leitfähige Zone
umfasst, die von einer ringförmigen
Stützzone
einer Schulter des Geschoßbodens
oder von wenigstens einem leitfähigen,
nicht isolierten Ring gebildet wird und in eine auf dem Geschoßboden angeordneten Ausnehmung
gepresst ist.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung umfasst die axiale Bohrung ein Innengewinde, das
dafür vorgesehen
ist, die Befestigung des Zünders
zu gewährleisten,
wobei das Innengewinde frei von isolierendem Material ist und eine
elektrische Verbindung zwischen der leitfähigen, nicht isolierten Zone
und dem Zünder
durch das Material des Geschoßbodens
hindurch gewährleistet.
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Das
isolierende Material kann ein Kunststoff oder ein organischer Werkstoff
sein.
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Die
Ausnehmung des Rings kann eine kreisförmige Rille sein, die im Bereich
einer hinteren Fläche
des Geschoßbodens
ausgeführt
ist.
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Die
Ausnehmung kann ein trapezförmiges Querschnitts-Profil
aufweisen.
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Der
leitfähige
Ring kann aus Kupfer oder aus Messing hergestellt sein.
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Die
leitfähige
Zone, insbesondere die ringförmige
Stützzone
einer Schulter des Geschoßbodens, kann
mit der Aufbringung eines Kupferbelags oder Kupferlegierung beschichtet
sein.
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Der
Geschoßboden
gemäß der Erfindung kann
vorteilhafterweise einen elektrischen Zünder tragen, der wenigstens
einen Plasma-Zünder umfasst.
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Die
Erfindung wird an Hand der Lektüre
der folgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsform verständlicher,
wobei die Beschreibung sich auf die beigelegten Abbildungen bezieht,
in denen:
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1 einen
Geschoßboden
im Längsschnitt gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, der mit einem elektrischen Zünder ausgerüstet ist,
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2 diesen
Geschoßboden
in Perspektive von hinten und teilweise aufgebrochen zeigt,
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3 einen
Geschoßboden
im Längsschnitt gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein Geschoßboden 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung einen massiven Boden 2 und einen zylindrischen
Rand 3, an dessen Ende eine Dichtlippe 4 aus Kautschuk
angeordnet ist.
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Dieser
Geschoßboden
ist dafür
vorgesehen, an einer nicht dargestellten Munitionshülle befestigt zu
werden, die in herkömmlicher
Weise eine Treibladung einschließt und ein Projektil trägt.
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Der
Geschoßboden 1 weist
eine mit Innengewinde versehene axiale Bohrung 5 auf, die
einen Zünder 6 aufnimmt.
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Der
hier dargestellte Zünder 6 ist
ein Plasma-Zünder.
Dieser umfasst einen rohrförmigen,
metallischen Körper 7,
der durch einen Diffusor 8 für das erzeugte Plasma verlängert wird.
Dieser Diffusor ist mit radialen Löchern 9 durchbohrt.
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Der
Körper 7 trägt ein Gewinde 7a,
das dessen Befestigung in dem Innengewinde 5 des Geschoßbodens
ermöglicht.
Der hintere Teil 7b des Körpers 7 weist einen
vergrößerten Durchmesser
auf und bildet einen axialen Anschlag-Kragen, der sich in eine Senkung 10 des
Geschoßbodens
einfügt.
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Der
Körper 7 weist
eine axiale Bohrung 11 auf, in deren Inneren eine zylindrische,
isolierende Hülle 12 angeordnet
ist, die aus Kunststoff hergestellt und geeignet ist, abzuschmelzen,
das heißt,
durch die Einwirkung eines Plasmas, leichte Gase zu erzeugen. Die
Hülle 12 kann
zum Beispiel aus Polyoxymethylen oder Polytetrafluorethylen hergestellt
werden. Die Hülle 12 kann
ebenfalls aus einem energetischen Material, zum Beispiel aus Nitrozellulose, hergestellt
werden.
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Eine
solche Hülle
wird bei den bekannten Plasmabrennern im Allgemeinen Kapillare genannt.
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Zwei
metallische Elektroden 13 und 14 (die zum Beispiel
aus einer kupferartigen Legierung hergestellt sind) sind durch die
isolierende Hülle 12 getrennt.
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Eine
hintere Elektrode 13, global gesehen zylindrisch und mit
derselben Achse wie der Körper 7,
erstreckt sich im Inneren der Hülle 12.
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Sie
weist ein hinteres Ende 13a auf, das in Bezug auf die hintere
Fläche
des Zünders
leicht vertieft ist. Dieses hintere Ende bildet eine Nadel, welche
die Zuführung
des elektrischen Stroms ausgehend von einem mit der Waffe fest verbundenen
und nicht dargestellten mobilen Kontakt ermöglicht.
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Das
vordere Ende 13b der hinteren Elektrode bildet eine Spitze,
die es ermöglicht,
einen Fuß für den Lichtbogen
zu bilden, der das Plasma erzeugt.
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Eine
vordere, ringförmige
Elektrode 14 legt sich an einer inneren Senkung 7c des
Körpers 7 an. Sie
weist eine über
den Umfang verlaufende Schulter auf, die in Presspassung mit dem
Körper 7 eingepasst
ist.
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Die
vordere 14 und hintere 13 Elektrode sind axial
durch einen Abstand voneinander getrennt, der derartig gewählt wird
(für eine
gewählte
elektrische Spannung), dass das elektrische Feld zwischen den Elektroden
in der Größenordnung
von 1 Megavolt/Meter liegt. Als Beispiel beträgt für eine Spannung zwischen den
Elektroden von 10000 Volt der Abstand 10 mm.
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Die
hintere Elektrode 13 wird axial in Bezug auf den Körper 7 durch
eine Isolier-Hülse 15 festgehalten,
die ein Gewinde 16 trägt,
das deren Verschrauben im Bereich eines hinteren Innengewindes des
Körpers 7 ermöglicht.
Die Hülse
liegt an einer Schulter der hinteren Elektrode 13 an und
drückt
diese gegen die Hülle 12,
welche selbst an der vorderen Elektrode 14 anliegt.
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Die
Hülse 15 ist
aus einem isolierenden Material mit hoher mechanischer Festigkeit,
zum Beispiel Polyoxymethylen, hergestellt.
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Der
hier dargestellte Plasma-Zünder
mit Spalt ist detaillierter in der Patentanmeldung FR00-04735 beschrieben.
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Er
ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und könnte durch
einen anderen Typ von Zünder
ersetzt werden, zum Beispiel einen Plasma-Zünder mit Schmelzdraht, wie
er durch die Patente
US5355764 ,
US5503081 oder
EP905470 beschrieben wird.
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Der
Plasma-Zünder
könnte
ebenfalls durch einen weiteren Typ eines elektrischen Zünders ersetzt
werden, zum Beispiel mit Hitzedraht, mit Sprengdraht, mit Halbleiterbrücke oder
auch mit Wurfschicht (besser bekannt unter dem Namen "Slapper").
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Diese
verschiedenen Zünder
besitzen dennoch alle als Gemeinsamkeiten, dass sie einerseits eine
axiale Nadel 13a, die die Zuführung des Stroms ermöglicht,
und andererseits einen leitfähigen
Körper 7 aufweisen,
der den Rückstrom
ermöglicht
und ein Gewinde umfasst.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung ist der Geschoßboden 1 aus
einem metallischen Werkstoff ausgeführt und er umfasst wenigstens
einen leitfähigen
Ring 17. Dieser Ring 17 ist in eine Ausnehmung 18 gepresst,
die an dem Geschoßboden
eingebracht ist. Der Ring ist aus einem streckbaren Material mit
geringem elektrischem Widerstand hergestellt, zum Beispiel aus Kupfer
oder auch aus Messing. Das Anordnen des Rings in seiner Ausnehmung
erfolgt durch Kaltverformung des Rings in seiner Ausnehmung mit
Hilfe einer Presse.
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Der
Ring ist dafür
vorgesehen, ganz wie die Nadel 13a, mit einem mobilen,
fest mit einem Waffensystem verbundenen Kontakt (nicht dargestellt)
zusammen zu wirken. Die kreisförmige
Form des Rings ermöglicht
es, jede Belastung der Festlegung des Geschoßbodens in Umfangrichtung in
Bezug auf die Waffe zu vermeiden.
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Die
Ausnehmung 18 für
den Ring 17 ist eine kreisförmige Rille, die im Bereich
einer hinteren Fläche 2a des
Bodens 2 des Geschoßbodens 1 eingearbeitet
ist.
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Diese
Ausnehmung 18 weist im Querschnitt ein trapezförmiges Profil
auf, in dessen Inneres das Material des Rings 17 bei seinem
Anordnen eindringt. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, die Verankerung
des Rings mit dem Geschoßboden
zu gewährleisten,
wobei noch der elektrische Widerstand des Kontaktes zwischen dem
Ring und dem Geschoßboden
verringert wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist der Geschoßboden 1 mit einem
isolierenden Material beschichtet (schematisch durch die gestrichelte
Linie 19 dargestellt), das im Wesentlichen dessen gesamte
Fläche
mit Ausnahme des Rings 17 und des axialen Innengewindes 5 bedeckt.
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Dieses
isolierende Material ist zum Beispiel eine Beschichtung unter Vakuum
von 30 bis 80 Mikrometer eines Kunststoffes, wie Polytetrafluorethylen
(PTFE) oder auch eines anderen organischen, isolierenden Materials,
wie Di-para-Xylylen (DPXN).
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Eine
derartige Anordnung ermöglicht
es, die elektrische Isolation des Brenners zu verbessern. Tatsächlich kann
sich gar kein ungewollter Rückstrom
mehr zwischen der äußeren Fläche des
Geschoßbodens
und dem Waffensystem bilden.
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Vorteilhafterweise
kann die isolierende Beschichtung nach dem Anordnen des Rings 17 und des
Zünders 6 hergestellt
werden. So bedeckt sie ebenfalls die äußere Fläche des Körpers 7 des Zünders und
der Übergangszonen
zwischen dem Geschoßboden
und des Zünders.
Auf die elektrischen Kontakte (Ring 17 und Nadel 13a)
wird vor der Durchführung
der isolierenden Beschichtung 19 eine Schutzfolie aufgebracht
(zum Beispiel ein selbstklebender Kunststoff). Dieser Schutz wird
nach Durchführung
der isolierenden Beschichtung oder auch vor Benutzung des Geschoßbodens
von Hand abgezogen.
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Wenn
der Geschoßboden
in ein geeignetes (nicht dargestelltes) Waffensystem eingebracht
wird, stützt
sich so ein erster mobiler Kontakt an der axialen Nadel 13a ab
und ein zweiter mobiler Kontakt stützt sich am Ring 17 ab.
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Diese
mobilen Kontakte werden zum Beispiel vom Verschluss der Waffenkammer
getragen.
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Der
radiale Abstand zwischen dem Ring 17 und der axialen Nadel 13a liegt
in der Größenordnung
von 50 mm für
ein Kaliber von 120 mm. Es gibt somit keine Gefahr, dass bei einer
Spannung, die zwischen 10 und 30 Kilovolt liegt, ein Lichtbogen
direkt zwischen Ring und Nadel entsteht.
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Der
Strom fließt
vom Waffensystem zur vorderen Elektrode 14 mit Hilfe des
Rings 17, der leitenden Masse des Geschoßbodens 1 und
des leitenden Körpers 7 des
Zünders.
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Die
elektrischen Kontaktwiderstände
zwischen dem Ring 17 und dem Geschoßboden 1 sind stark
vermindert auf Grund der gegenseitigen Kontaktfläche zwischen diesen Elementen,
die bedeutend ist, wobei das Verfahren zum Anordnen außerdem einen
innigen Kontakt zwischen Ring 17 und Geschoßboden 1 gewährleistet.
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Die
elektrischen Kontaktwiderstände
zwischen dem Geschoßboden 1 und
dem Körper 7 des Zünders sind
ebenfalls stark vermindert. Tatsächlich fließt der Strom über das
Gewinde 7a und das komplementäre Innengewinde 5,
die Kontaktflächen
sind dabei noch relativ groß und
das Festziehen gewährleistet
die Qualität
des elektrischen Kontaktes.
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Verschiedene
Varianten sind möglich,
ohne über
den Umfang der Erfindung hinauszugehen. Es ist insbesondere möglich, den
Kontaktring 17 nicht auf der hinteren Fläche des
Geschoßbodens
sondern in einer auf dem zylindrischen Rand 3 des Geschoßbodens
eingebrachten Rille anzuordnen. Dieser Ring wird nun mit einer von
der Waffenkammer getragenen Nadel zusammenwirken.
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Es
können
ebenfalls mehrere konzentrische Kontaktringe vorgesehen werden,
die von der hinteren Fläche 2a des
Geschoßbodens
getragen werden.
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3 stellt
in schematischer Weise eine zweite Ausführungsform eines Geschoßbodens
gemäß der Erfindung
dar.
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Dieser
Geschoßboden
unterscheidet sich vom Vorhergehenden dadurch, dass seine hintere Fläche keinen
leitenden Ring 17 aufweist. Der Rückstrom erfolgt nun mit Hilfe
einer leitenden Zone, die von einer ringförmigen Stützfläche 2b einer Schulter des
Geschoßbodens
gebildet wird, wobei die Zone dafür vorgesehen ist, sich auf
einer leitenden Fläche der
Waffenkammer oder auch in bevorzugter Weise an einer von der Waffe
getragenen Nadel abzustützen.
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Um
die elektrischen Kontaktwiderstände
zu verringern, ist die Stützfläche 2b der
Schulter mit einer Kupferschicht beschichtet. Der Rest der äußeren Fläche des
Geschoßbodens 1 ist
mit einem isolierenden Material 19 beschichtet. Es kann,
wie bei der vorhergehenden Ausführungsform,
ein Kunststoff, wie Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Di-para-Xylylen (DPXN)
verwendet werden.
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Wie
bei der vorhergehenden Ausführungsform
gelangt der Strom zum Zünder
mit Hilfe der leitenden Masse des Geschoßbodens und des leitenden Körpers des
Zünders,
wobei der elektrische Kontakt zwischen diesen beiden Elementen durch
die Gewindeverbindung Geschoßboden/Zünder erzielt wird.
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Der
Rückstrom
wird durch die axiale Nadel des Zünders realisiert.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung ist insbesondere an Munitionen mit mittlerem oder
kleinem Kaliber angepasst (Kaliber kleiner als 50 mm).