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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen selbstzerstörenden Aufprallzünder für eine Munition. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf einen Zünder (fuse), um eine Munition
automatisch und zuverlässig
detonieren zu lassen, die als Projektil abgefeuert wurde, und zwar
selbst dann, wenn die Munition bei dem Aufschlag nicht explodiert.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Selbstzerstörende Aufprallzünder werden dazu
verwendet, um eine Munition detonieren zu lassen, die als Projektil
abgefeuert wird, wenn die Munition bei dem Aufschlag nicht zum Explodieren kommt.
Es gibt eine Vielfalt an Gründen,
warm eine Munition bei dem Aufschlag nicht zum Explodieren kommt:
(1) sie verfehlt das Ziel und landet auf weichem Untergrund, wie
beispielsweise einem Sumpf oder Morast oder auf einem schneebedeckten
Gebiet; und (2) sie landet in einem nicht optimalen Winkel in bezug
auf den Aufschlagpunkt. Eine nicht explodierte Munition stellt Gefahren
für Zivilpersonen und
gleichermaßen
für das
Militär
dar und ein Vorgang zum Entfernen solcher nicht explodierter Munition
ist gefährlich,
kostspielig und arbeitsintensiv.
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Herkömmliche,
sich selbst zerstörende
Aufprallzünder
können
allgemein in drei Kategorien eingeteilt werden: (1) chemische, (2)
mechanische und (3) elektronische. Beispiele eines chemischen, sich selbst
zerstörenden
Verzögerungsaufschlagkörpers ist
in dem
US-Patent Nr.
3,998,164 A , ausgegeben an Hadfield, offenbart. Dieses
Patent '164 beschreibt einen
sich selbst zerstörenden
Zünder,
wobei die Verwendung einer Zeitgabekammer veranschaulicht ist, die
eine Flüssigkeit
in Kombination mit einem Gewicht und einem rohrförmigen Federmechanismus enthält, um den
Zündstift
auf dem Sprengkörper
freizugeben.
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Ein
Beispiel für
einen mechanischen, sich selbst zerstörenden Zünder für eine Sub-Munition ist in
dem
US-Patent Nr. 4,653,401
A , ausgegeben an Gatti, offenbart. Dieses Patent '401 befaßt sich
mit einer plastischen Verformung eines Drahtelements, welches ein
sekundäres
Schlagteil auf dem Detonationskörper
hält und
die Ausführung
verzögert.
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Kürzlich wurden
auch elektronische, sich selbst zerstörende Zünder entwickelt, um Projektile mit
Hilfe einer elektronischen Zeitsteuerschaltungsanordnung detonieren
zu lassen, nachdem sie fehlgeschlagen sind, beim Aufprall zu explodieren.
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Die
EP 0 278 837 A1 offenbart
eine Aufschlagzeitpunkt-Zündvorrichtung
für einen
Aufprallzünder.
Die Zeitzündvorrichtung
enthält
eine pyrotechnische Kette oder Anordnungsfolge, die durch eine Zentrifugalwirkung
während
des Zündens
einer Munition in eine Ausrichtposition gebracht werden kann. Das
Zündsystem
umfasst eine erste Federanordnung und eine Triggereinrichtung, um
eine Schlagvorrichtung und eine Verriegelungseinrichtung freizugeben.
Eine Zeitverzögerungs-Subanordnung umfasst
ein Volumen mit Mikrokugeln, die progressiv unter der Wirkung eines
Nachlaufkolbens und einer zweiten Federvorrichtung ausgetragen werden.
Der Zeitzünder
sichert eine Zündung
durch einen frontseitigen und/oder lateralen Stoß zum Zwecke einer Selbstzerstörung der
Munition.
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Aus
der
DE 2453267 B2 ist
eine Zündvorrichtung
für ein
Explosivgeschoss mit einer Zündkette bekannt,
die ein feststehendes Zündmittel
aufweist und deren letztes Glied aus einer Übertragungsladung besteht,
die zwischen einer Zündkapsel
und einer Geschosssprengladung axial verschiebbar ist. Ferner ist
eine Verriegelungsvorrichtung in der Sicherungsstellung vorgesehen,
die durch die Abschussbeschleunigung entriegelt werden kann, sowie
ein Verschlussglied vorhanden, welches als Zündkanalsicherung dient, das
durch die Abschussbeschleunigung entriegelt wird. Das wesentliche
dieser bekannten Zündvorrichtung
besteht darin, dass das Verschlussglied als Verriegelung für die Übertragungsladung
ausgebildet ist und nach Beendigung der Abschussbeschleunigung durch
die unter dem Druck einer Feder stehende, sich in der Sicherungsstellung
in der Sprengladung befindende und sich in Richtung auf die Zündkapsel
verschiebende Übertragungsladung
geöffnet
wird.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuverlässigkeit
des sich selbst zerstörenden
Zünders
ohne merkliche Erhöhung
der Einheitsproduktionskosten für
diesen zu erhöhen.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, in einen
sich selbst zerstörenden
Aufprallzünder
Schlüsselkomponenten
zu inkorporieren, die auf physikalische Kräfte ansprechen, die auf die Munition
ausgeübt
werden und auch während
des Fluges des Projektils.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen zylinderförmigen Zündstift mit einer hohlen Zentrifugalkammer
zum Festhalten einer Anzahl von Kugeln und mit einer Anzahl von
radialen Öffnungen
an ihrer Oberfläche,
um Abschnitte der Kugeln freizulegen, wenn eine Subzentrifugalkammer
schnell gedreht oder herumgeschleudert wird. An einem Ende der Subzentrifugalkammer
ist eine Feder vorhanden, um eine Druckkraft entlang der Längsachse
der Subzentrifugalkammer auszuüben,
und an dem anderen Ende ist ein sich selbst zerstörender (SD)
Feuerstift vorhanden, um auf den Detonator zu schlagen. Eine Zentrifugalverriegelungsvorrichtung
mit einem Schwenkversatz von der Längsachse hält die Subzentrifugalkammer
an Ort und Stelle, indem diese mit einer SD-Nut in der Oberfläche der
Subzentrifugalkammer zusammenarbeitet bzw. in diese eingreift. Der
zylinderförmige
Feuerstift ist konzentrisch innerhalb eines Rahmens eingesetzt und
ist über
einer Entweichanordnung angeordnet, die den Detonator bildet. Der
Detonator wird in Ausrichtung mit dem SD-Feuerstift gedreht, nachdem das Projektil,
in welchem der Zünder
eingebaut ist, die minimale Zielstrecke durchwandert hat. Der Rahmen
ist ferner mit einer Basis gekoppelt, die einen Punktdetonations-(PD)-Zündstift
zum Aufschlagen auf den Detonator enthält.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, die in einer "SAFE"-Position
dargestellt ist, und zwar bevor das Projektil durch die Rohrmündung mit
Drall hindurch läuft.
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1B ist
eine perspektivische Bodenaufrißansicht
der Entweichanordnung des Projektils gemäß 1A;
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2A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, wobei der Rückziehvorgang des Rückstellstiftes
während
des anfänglichen
Abfeuervorganges des Projektils dargestellt ist;
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2B ist
eine perspektivische Bodenaufrißansicht
der Entweichanordnung des Projektils, wobei der Rückziehvorgang
eines Zahnes und die Initialisierung der Zeitsteuerfunktion des
Zünders
dargestellt sind;
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3A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, wobei das volle Ausmaß der Zentrifugalverriegelungsvorrichtung
und der Zentrifugalkugeln bei der maximalen Beschleunigung des Projektils
gezeigt sind.
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3B ist
eine perspektivische Bodenaufrißansicht
der Entweichanordnung des Projektils, wobei die allmähliche Ausrichtung
der Rotoranordnung in einer "ARMED"-Position dargestellt
ist.
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4A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, wobei die Ausrichtung des Punktdetonations-(PD)-Zündstiftes
mit dem Detonator und das volle Ausmaß des Sprengkapselblockierstiftes
gezeigt sind.
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4B ist
eine perspektivische Bodenaufrißansicht
der Entweichanordnung des Projektils, wobei die Erstreckung des
Sprengkapselblockierstiftes gezeigt ist, durch den der Rotor in
der "ARMED"-Position blockiert
wird.
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5 zeigt
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, wobei der Absenkvorgang des sich selbst
zerstörenden
(SD) Zündstiftes
auf den Detonator gezeigt ist, wenn die Selbstzerstörungs-(SD)-Feder
die Zentrifugalkraft überwindet, die
auf die Zentrifugalkugeln wirkt.
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6 zeigt
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, wobei der sich selbst zerstörende (SD)-Feuerstift
gezeigt ist, der auf den Detonator der Entweichanordnung schlägt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
sich selbst zerstörender
Aufprallzünder für ein Projektil,
welches einen Explosionsstoff enthält, wird nunmehr beschrieben.
Bei der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten
dargestellt, wie beispielsweise die Zentrifugalkammer und der Zündstift,
um dadurch ein vollständiges
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß die vorliegende
Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert
werden kann. In anderen Fällen
wurde eine Beschreibung von gut bekannten Teilen, wie solchen, die
mit Explosionsladungen und externen Konstruktionen eines Projektils
involviert sind, weggelassen, um die Darstellung der vorliegenden
Erfindung nicht zu verschleiern.
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1A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, die in einer "SAFE"-Position
dargestellt ist, und zwar bevor das Projektil durch die Rohrmündung mit
Drall abgefeuert wird. Der Zünder 1 (fuse)
charakterisiert im Allgemeinen den sich selbst zerstörenden Aufprallzünder 10 der
Anmeldung, der aus einem mechanischen Zünder besteht, um die Explosionsladung
beim Aufschlagen des Projektils zu initiieren. Der Zünder 1 umfaßt eine
Freigabe oder Entweichanordnung 5 und einen sich selbst
zerstörenden
Zünder 10,
der durch eine konische Feder 28 getrennt ist. 1B ist
eine perspektivische Bodenaufrißansicht
der Freigabe- oder Entweichanordnung des Projektils gemäß 1A. Die
Entweichanordnung 5 umfaßt einen Körper 12, einen Zahn
oder Zahnvorsprung 14 (detent), eine Feder 16,
eine Kleinzahnradanordnung 18, eine Randanordnung 20 und
eine Rotoranordnung 22, um den Detonator nach einem vordefinierten
Intervall auszurichten. Es sei für
Fachleute darauf hingewiesen, daß die Freigabe- oder Entweichanordnung 5 früher verwendet
wurde und durch die vorliegende Anmeldung gemäß dieser Erfindung nicht beansprucht
wird. Die Rotoranordnung 22 umfaßt ferner einen Sprengkapselverriegelungsstift 24 (arming
lock pin) und einen Detonator 26.
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Gemäß 1A umfaßt der sich
selbst zerstörende
Zünder 10 einen
Rahmen 30 mit einer Umschließung oder Gehäuse 32,
einer Basis 34 einer (sich selbst zerstörenden) (SD)-Zündstift-Subanordnung 38,
einer Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40, einer (sich
selbst zerstörenden)
(SD)-Rückstellstift-Subanordnung 42 und
einem Halterungsring 60. Der Rahmen 30 und das
Gehäuse 32 bilden
den oberen Abschnitt des sich selbst zerstörenden Zünders und die Basis 34 bildet
den Boden. Ein Punktdetonations-(PD)-Feuerstift 36 ist
nahe dem Zentrum der Basis 34 angeordnet, um die Explosionsladung
zu initiieren, sobald das Projektil auf das Ziel aufschlägt. Zur
gleichen Zeit gestattet eine Selbstzerstörungs-(SD)-Feuerstiftöffnung 37 des
Feuerstiftes 36, daß die
SD-Feuerstift-Subanordnung 38 dort hindurch abgesenkt werden
kann, wenn das Projektil fehlschlägt beim Aufschlagen zu explodieren
(was noch in Einzelheiten in Bezug auf die 5 und 6 jeweils
beschrieben wird).
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Um
erneut auf 1A einzugehen, so umfaßt die SD-Zündstift-Subanordnung 38 eine
sich selbst zerstörende
(SD)-Feder 54, einen SD-Kopf 44, eine SD-Nut 46,
eine SD-Zentrifugalkammer 48 und einen SD-Feuerstift 52.
Die SD-Feuerstift-Subanordnung 38 ist
innerhalb einer Öffnung 31 des
Rahmens 30 angeordnet, um eine Ausfallsicherungsdetonation der
Explosionsladung des Projektils zu liefern, sollte das Projektil
aus irgendwelchen Gründen,
die weiter oben im Hintergrund angesprochen wurden, fehlschlagen,
zu explodieren. Die SD-Zentrifugalkammer 48 ist hohl und
enthält
eine Vielzahl an Kugeln 50; die Kammer kommuniziert ferner
mit einer Vielzahl von radialen Öffnungen 49,
die an der Fläche
der Kammer 48 ausgebildet sind. Wenn das Projektil und
die Kammer einer Zentrifugalkraft ausgesetzt werden, werden die
Kugeln 50 nach außen
gestoßen
und ein Abschnitt derselben wird über die radialen Öffnungen 49 freigelegt.
Zwischen dem SD-Kopf 44 und der SD-Zentrifugalkammer 48 ist
die SD-Nut 46 angeordnet, und zwar zu dem Zweck, um die
Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40 aufzunehmen. Die
Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40 besitzt ein Schwenkgelenk 56,
welches von der Längsachse
des Rahmens 30 versetzt ist; die Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40 verriegelt
die SD-Feuerstift-Subanordnung 38 an
Ort und Stelle, und zwar mit Unterstützung der SD-Rückstellstift-Subanordnung 42.
Die SD-Rückstellstift-Subanordnung 42 umfaßt einen SD-Rückstellstift 58 und
eine Feder 62 (in den Figuren nicht dargestellt).
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Die 1A und 1B veranschaulichen die
ausgerichtete "SAFE"-Position des selbstzerstörenden Aufprallzünders 10,
wenn das Projektil noch nicht abgefeuert worden ist. Dabei blockiert
der Zahn 14 die Rotoranordnung 22 und hält sie an
Ort und Stelle, während
die SD-Rückstellstift-Subanordnung 42 auch
die Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40 gegenüber der
SD-Zündstift-Subanordnung 38 verriegelt.
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2A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, die den Rückziehvorgang des SD-Rückstellstiftes 58 während des
anfänglichen
Abschusses des Projektils darstellt. Wenn das Projektil einmal einer
Rückstellkraft
unterworfen worden ist, wird die Feder 62 (nicht gezeigt)
der SD-Rückstellstift-Subanordnung 42 abgebogen,
wodurch der SD-Rückstellstift 58' die Möglichkeit
erhält, zurückgezogen
zu werden. Zur gleichen Zeit wird eine Zentrifugalkraft (als Ergebnis
davon, daß das Projektil
seinen Weg durch das Kanonenrohr nimmt und aus der Rohrmündung austritt)
auf die SD-Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40' und die SD-Kugeln 50 ausgeübt. Die
Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40' verliert ihren Kontakt mit der
SD-Nut 46 und bewegt sich über die SD-Rückstellstift-Subanordnung 42,
während
die Kugeln 50' innerhalb
der SD-Zentrifugalkammer 48 nach außen hin bewegt werden, und
zwar innerhalb der radialen Öffnungen 49,
die in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Kugeln 50' werden gegen
den Abstützring 60 gedrückt, derart,
daß die
SD-Feuerstift-Subanordnung 38 unverrückt in ihrer
Position verbleibt; daher bleibt der Zünder gesichert und es wird
eine Rohrsicherheit erreicht. Die Zentrifugalkraft wirkt auch auf
den Zahn 14' und
auf die Feder 16' in
solcher Weise, daß diese zurückgezogen
werden, und die Rotoranordnung 22 der Entweichanordnung
in den 2A und 2B die
Möglichkeit
erhält,
die Munitionssequenz zu initiieren.
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3A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, welche die Zündkapsel zeigt, wenn das Projektil
seine maximale Beschleunigung erreicht. Hierbei ist die Zentrifugalverriegelungsvorrichtung 40'' vollständig zurückgezogen und die Kugeln 50'' ragen vollständig durch die radialen Öffnungen 49.
In Kombination mit dem Kontakt mit dem Halterungsring 60 sind
die Kugeln 50'' befähigt, die
Druckkraft zu überwinden,
die axial durch die SD-Feder 54' auf die SD-Zündstift-Subanordnung ausgeübt wird. 3B ist
eine perspektivische Bodenaufrißansicht
der Entweichanordnung des Projektils, wobei die allmähliche Ausrichtung
der Rotoranordnung in einer "ARMED"-Position dargestellt ist. Unter dem
Einfluß der
radial wirkenden Zentrifugalkräfte werden
der Zahn 14' und
die Feder 16' weiterhin
zurückgezogen
und die Rotoranordnung 22' dreht
sich in Position. Die Kleinzahnradanordnung 18' und die Randanordnung 20' (verge assembly)
verhindern, daß die
Rotoranordnung 22' sich
in die "ARMED"-Position dreht,
und zwar bis die vorgeschriebene Feuerverzögerungszeit erreicht ist.
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4A ist
eine perspektivische, teilweise in weggeschnittener Darstellung
gehaltene Aufrißansicht
der vorliegenden Erfindung, wobei das Ausrichten des Punktdetonations-(PD)-Zündstiftes 36 mit dem
Detonator 26' und
der voll ausgefahrene Sprengkapselblockierstift 24' dargestellt
sind. Die Rotoranordnung 22'' ist so dargestellt,
daß sie
sich mit dem Detonator 26' direkt über dem
PD-Zündstift 36 ausrichtet.
In 4B ist in Verbindung mit der Entweichanordnung
des Projektils der Fortsatz des Sprengkapselblockierungsstiftes 24' gezeigt. Dabei hat
sich das Projektil bereits über
eine Sicherheitsstrecke von der Rohrmündung bewegt und liegt noch vor
der taktischen Strecke. Der Sprengkapselblockierungsstift 24' verhindert,
daß die
Rotoranordnung 22'' sich selbst
freisetzt, wenn sie den Treffpunkt des Ziels verfehlt und auf einem
weichen Untergrund landet. Mit anderen Worten es wird der sich selbst
zerstörende
Aufprallzünder 10 gesprengt.
Sollte das Projektil auf das Ziel aufschlagen, wird die Entweichanordnung 5 zu
dem Rahmen hin beschleunigt. Wenn der Detonator 26' mit dem PD-Zündstift 36 ausgerichtet
wird, detoniert die Explosionsladung.
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Die 5 und 6 beschreiben
die Sequenz der Detonation bei der vorliegenden Erfindung, wenn
das Projektil fehlschlägt,
zu explodieren, und zwar nach einem Aufprall, und die maximal taktische
Entfernung erreicht. Auf Grund des Luftwiderstandes nimmt die Drehgeschwindigkeit
des Projektils fortwährend
im Laufe von dessen Flug ab. Zur gleichen Zeit wird die Zentrifugalkraft,
die auf den die SD-Aufprallzünder 10 einwirkt,
fortlaufend reduziert. Nach einer bestimmten Flugzeit ist die durch
die SD-Feder 54' an
der SD-Zündstift-Subanordnung 38 in
den 5 und 6 ausgeübte Kraft größer als diejenige
der Zentrifugalkraft, die auf die Kugeln 50''' wirkt. Die
Kugeln 50''' werden von dem Halterungsring 60 über die
radialen Öffnungen 49 zurückgezogen.
Es werden die SD-Feuerstift-Subanordnung 38'' und
der SD-Feuerstift 52'' auf den Detonator 26'' abgesenkt und es wird die Explosionsladung
abgesetzt bzw. gesprengt.
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Die
vorliegende Erfindung, wie sie anhand der 1 bis 6 beschrieben
wurde, verwendet wenige Komponenten und führt somit zu einer kompakten
Konstruktion für
einen sich selbst zerstörenden
Aufprallzünder 10.
Ferner stellt die SD-Zündstift-Subanordnung 38,
die in Verbindung oder in Kombination mit der SD-Rückstellstift-Subanordnung 42 verwendet
wird, sicher, daß jede
der Komponenten verantwortlich mit den physikalischen Kräften interagiert
(ob es nun die Beschleunigung, Verzögerung oder Zentrifugalkraft
ist), die auf den Zünder ausgeübt werden.
Somit ist die sich selbst zerstörende
Zündvorrichtung
der vorliegenden Erfindung zuverlässig. Darüber hinaus ist jede der Komponenten der
vorliegenden Erfindung mechanisch und wird umfassend verwendet.
Somit können
die Einheitskosten für
die Herstellung der vorliegenden Erfindung minimal gestaltet werden.
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Während die
bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eine SD-Zündstift-Subanordnung 38 mit
einer hohlen SD-Zentrifugalkammer 48 und einer Vielzahl
an Kugeln 50 enthält,
sei darauf hingewiesen, daß andere äquivalente
Konfigurationen ebenso möglich
sind. Beispielsweise können eine
Vielzahl von radial bewegbaren oder radial verlaufenden Klappen
(radiating flaps) an der SD-Zentrifugalkammer 48 anstelle
der Kugeln 50 verwendet werden, um zu verhindern, daß die SD-Zündstift-Subanordnung 38 auf
den Detonator 26 abgesenkt wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen realisiert
werden, ohne jedoch dabei den Rahmen derselben oder die wesentlichen Eigenschaften
derselben zu verlassen. Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen
sind daher lediglich als veranschaulichend nicht aber als einschränkend zu
betrachten, wobei der Rahmen der Erfindung durch die anhängenden
Ansprüche
festgehalten ist, und wobei alle Änderungen, die innerhalb der
Aussage und des Bereiches einer Äquivalenz
der Ansprüche
fallen, daher von diesen mit umfaßt werden.