DE69406528T2 - Sicherungszündkette für eine sprengladung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung fällt in den Bereich der Zündketten für Sprengladungen.
• Gewöhnlich umfaßt eine Zündkette einen pyrotechnischen Zündbestandteil (oder Zünder), der eine Entladung aus Sekundärsprengstoff zündet, welche dann das Zünden der Hauptsprengladung gewährleistet.
• Der Zünder ist ein pyrotechnischer Bauteil, der eine geringe Menge Primärsprengstoff enthält, der sehr empfindlich ist. Die Relaisladung aus Sekundärsprengstoff ist weniger empfindlich als der Zünder, kann jedoch von letzterem gezündet werden.
• Der Hauptnachteil aller bekannten Zündketten, wie zum Beispiel im Dokument FR-A-2328179, beruht in der extrem hohen Empfindlichkeit des Zünders und der Zündrelais.
• Außerdem muß man zum Zünden von weniger empfindlichen Sprengstoffen Zündketten anwenden, die große Energien freisetzen können.
• Um das unerwünschte Abfeuern von Sprengladungen zu vermeiden, muß man Sicherungs- und Entsicherungsvorrichtungen konzipieren, die es ermöglichen, den Zünder (oder das Zündrelais) vom Rest der pyrotechnischen Kette zu isolieren.
• Diese Vorrichtungen sind komplexe und kostspielige mechanische Einheiten. Die Zündketten sind um so delikater herzustellen (und Platz aufwendiger) als der zu zündende Sprengstoff unempfindlich ist und somit große Zündenergieniveaus benötigt.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sicherungszündkette anzubieten, die solche Nachteile nicht enthält. Die Zündkette gemäß der Erfindung ermöglicht es vor allem, eine Sprengladung ohne Einsatz pyrotechnischer Bestandteile mit Primärzusammensetzung und sogar ohne den Gebrauch von Zündsprengstoffen zu zünden.
• Außerdem soll die Erfindung eine Zündkette anbieten, die sich besonders für das Zünden in aller Sicherheit unempfindlicher Sprengstoffe eignet.
• Somit ist der Gegenstand der Erfindung eine Sicherungszündkette für eine Sprengladung, gekennzeichnet dadurch, daß sie einerseits einen Block aus trägem pyrotechnischen Werkstoff enthält, der auf einer seiner Flächen eine Aushöhlung gegenüber dem Sprengstoff aufweist, und, andererseits, Mittel, die das Durchschlagen des Blocks auf der Ebene einer Empfangsfläche ermöglichen, die in etwa parallel zur Fläche steht, in der die Aushöhlung eingerichtet ist.
• Vorteilhafterweise umfassen die Durchschlagmittel eine mit Druck beaufschlagbare Einschließung, die man über eine Versorgungsleitung mit einem zusammendrückbaren Medium füllen kann, wobei diese Einschließung, von der ein Ende gegenüber der Empfangsfläche des Blocks angebracht ist, durch einen gleitenden Kolben verschlossen wird, der mit der Einschließung durch Verbindungsmittel fest verbunden wird, die durch die Einwirkung von Steuermitteln entriegelt werden können.
• Gemäß einer besonderen Durchführungsart bestehen die Verbindungsmittel aus Sprengstiften.
• Gemäß einer besonderen Durchführungsart bestehen die Verbindungsmittel aus Dornen, die durch ein Stellglied zurückziehbar sind.
• Das Medium wird zum Beispiel aus folgenden Gasen ausgewählt: Luft, Hehum, Kohlendioxid, Stickstoff.
• Gemäß einer ersten Durchführungsart, ist die Aushöhlung mit einer Beschichtung aus dehnbarem Werkstoff überzogen, und der Block besteht aus einem Werkstoff, dessen Stoßimpedanz größer oder gleich ist wie die der Beschichtung.
• Man kann zum Beispiel den Blockwerkstoff aus folgender Liste auswählen: Titan, Eisen, Beryll, Kobalt, Aluminium.
• Die Blockbeschichtung wird dann vorteilhafterweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
• Gemäß einer weiteren Durchführungsart, ist die Aushöhlung nicht mit einer Beschichtung überzogen, und der Block besteht aus einem unter Stoßeinwirkung dehnbaren Material.
• In diesem Fall kann man den Blockwerkstoff aus folgender Liste auswählen: Aluminium, Uran, Kupfer.
• Die Erfindung wird beim Lesen der nachstehenden Beschreibung einer besonderen Durchführungsart besser verständlich, welche sich auf die anliegende Abbildung bezieht, die schematisch eine Zündkette gemäß der Erfindung darstellt.
• Unter Bezugnahme auf diese Abbildung, soll eine Zündkette 1 gemäß der Erfindung eine Sprengladung 2 zünden, die zum Beispiel aus einem Gemisch aus oktogen und TATB (Triaminotrinitrobenzol) besteht, die im Inneren eines Mantels 3 untergebracht ist.
• Die Zündkette und der Zündstoff sind im Inneren einer hier nicht dargestellten Munition untergebracht, zum Beispiel in einer Bombe oder in einem Flugkörper, der von einer Abschußplattform, wie zum Beispiel von einem Flugzeug, abgeschossen wird.
• Die Zündkette 1 umfaßt einen Block 4, der in etwa zylindrisch ist und aus einem pyrotechnisch trägen Werkstoff besteht. Man kann den Block zum Beispiel aus Titan herstellen.
• Der Block 4 hat eine in etwa kegelstumpfförmige Aushöhlung 5, auf der eine Beschichtung 6 zum Beispiel aufgeklebt ist.
• Die Aushöhlung kann auch ein anderes konkaves Profil haben (zum Beispiel kugelförmig).
• Damit sich ein Strahl entwickeln kann, muß das Profil der Aushöhlung in jedem Punkt einen Krümmungsradius haben, der kleiner ist als der halbe maximale Durchmesser der Aushöhlung.
• Die Beschichtung 6 wird aus einem dehnbaren Werkstoff hergestellt, dessen Stoßimpedanz kleiner ausgewählt wird oder gleich wie die des Werkstoffes des Blocks 4. Zum Beispiel kann man eine Beschichtung aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung auswählen.
• Man kann in der Aushöhlung auch keine Beschichtung anbringen. Dann stellt man den Block bevorzugterweise aus einem unter Stoßeinwirkung dehnbaren Werkstoff her, das heißt aus einem Werkstoff, der eine plastische Fließspannung kleiner als 500 MPa aufweist. Werkstoffe, die einem solchen Kriterium entsprechen, sind zum Beispiel: Aluminium, Uran (unlegiert) und Kupfer.
• Das Anbringen einer Beschichtung ermöglicht es, einen Strahl zu erzielen, indem man am Block ein niedrigeres Energieniveau anwendet als das, das zum Erzielen eines Strahls beim Fehlen einer Beschichtung erforderlich ist.
• Zum Beispiel kann man eine Beschichtung aus Aluminium mit einem Block kombinieren, dessen Werkstoff aus folgender Liste ausgewählt wird: Titan, Eisen, Beryll, Kobalt, Aluminium.
• Die Aushöhlung 5 wird gegenüber der Sprengladung 2 und in einer Entfernung in der Größenordnung von 20 bis 50 mm angebracht. Der Block 4 wird auf dem Mantel 3 zum Beispiel mit Flanschen befestigt.
• Die Zündkette 1 umfaßt außerdem Durchschlagmittel 7. Diese Mittel umfassen einen Kolben 8, der ein Ende 9 einer mit Druck beaufschlagbaren Einschließung 10 schließt.
• Der Kolben wird mit der Einschließung 10 durch Verbindungsmittel fest verbunden, die durch die Einwirkung von Steuermitteln 11 entriegelt werden können.
• Letztere umfassen eine programmierbare Elektronik, die das Freigeben der Verbindungsmittel in dem Augenblick gewährleistet, für den das Zündens der Sprengladung 2 ausgewählt wird. Diese Elektronik wird durch den Abschuß oder durch das Abwerfen der Munition aktiviert. Sie gewährleistet die Sicherungsfunktionen, vor allem dadurch, daß sie die Freigabe der Verbindungsmittel während einer Frist untersagt, die ausreicht, um eine Sicherheitsdistanz zwischen der Munition und der Abschußplattform zu gewährleisten.
• Die Elektronik steuert das Befreien der Verbindungsmittel als Reaktion auf eine Steuerinformation, die ein Signal sein kann, das von einer Näherungssicherung oder von einer chronometrischen Anlage geliefert wird. Solche Steuermittel sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht detailliert beschrieben.
• Die Verbindungsmittel bestehen hier aus drei Sprengstiften 12, die regelmäßig winkelig angeordnet sind und von den Steuermittel gezündet werden.
• Man kann Verbindungsmittel in Betracht ziehen, die Dorne enthalten, die durch ein Wirkglied zurückgezogen werden können.
• Dieses Wirkglied kann elektrisch gesteuert werden,und zum Beispiel einen Motor oder Elektromagneten enthalten.
• Als Variante kann das Wirkglied auch eine Druckluftsteuerung haben.
• Die Einschließung kann mit einem mit Druck beaufschlagbaren Medium gefüllt werden, zum Beispiel mit Helium, das außerdem den Vorteil aufweist, daß es nicht explodiert.
• Das Medium wird über eine Versorgungsleitung 13 in die Einschließung gebracht, die man durch einen Schieber 14 schließen kann, wobei es ein Durchmesser 15 ermöglicht, das Druckniveau im Inneren der Einschließung 10 zu kontrollieren.
• Die Durchschlagmittel 7 sind in der Nähe des Blocks 4 untergebracht,der Kolben 8 hat eine externe Fläche 16, die in etwa parallel zu einer Aufnahmefläche 17 des Blocks 4 liegt.
• Die Zündkette gemäß der Erfindung funktioniert wie folgt.
• Wenn die Munition betriebsbereit gemacht werden soll, zum Beispiel bei ihrer Befestigung in einem Flugzeug, wird die Einschließung 10 mit zusammendrückbarem Medium gefüllt, das auf den gewünschten Betriebsdruck gebracht wird.
• Das Medium kann eventuell durch den Flugzeugpiloten kurze Zeit vor den Abschießen der Munition in die Einschließung 10 eingebracht werden.
• Die Steuermittel werden programmiert, indem man in die Speicher die verschiedenen gewünschten Parameter eingibt: Sicherheitsentfernung beim Scharfmachen, Betriebsweise (Durchschlagen, Nähe, chronometrisch), Selbstzerstörungsfrist.
• Sobald die Steuermittel die Sprengstifte zünden, trennt sich der Kolben 8 von der Einschließung 10. Er wird unter dem Druck des Mediums geschoben und durchschlägt die Empfangsfläche 17 des Blocks 4.
• Die Schockwelle, die der Block 4 empfängt, wird über die Beschichtung 6 weitergeleitet, die sich verformt, und einen Materialstrahl erzeugt, der auf die Sprengladung 2 geschleudert wird und diese zündet.
• Ist keine Beschichtung vorgesehen, ist es der Werkstoff des Blocks selbst, der sich auf der Ebene der Aushöhlung verformt und einen Strahl erzeugt.
• Das verwendete physikalische Phänomen ist gleich wie das, das man bei der Bildung eines Hohlladungsstrahls antrifft. Der träge Block 4 spielt hier die Rolle der Sprengladung, auf der eine Beschichtung angebracht wird.
• Die vom Strahl entwickelte Energie ist kleiner als die bei Hohlladungen, die einen Sprengstoffblock enthalten, jedoch ist sie ausreichend, um das Zünden der Sprengladung zu erlauben.
• Zum Beispiel kann eine Ladung des Typs Oktogen/TATB durch einen Aluminiumstrahl mit einer Geschwindigkeit von 6000 m/s gezündet werden. Ein solcher Strahl kann mit einem zylindrischen Block von 0,5 kg (Durchmesser 60 mm, Höhe 50 mm) aus Titan erzielt werden, der von einem Kolben mit einer Energie von 60 kJ durchschlagen wird. Eine solche Energie erzielt man leicht mit einer Einschließung, die mit einem Medium unter 100 MPa Druck gefüllt ist.
• Der Fachmann kann die verschiedenen Elemente der Zündkette gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der Energie bemaßen, die zum Zünden der Sprengladung erforderlich ist.
• Man erkennt, daß die Zündkette gemäß der Erfindung keinen Zündsprengstoff verwendet. Die einzigen pyrotechnischen Mittel sind die Sprengstifte, jedoch reicht die Energie, die sie entfalten, allein aus, um das Zünden der Sprengladung 2 zu ermöglichen. Außerdem spielt der Block 4 die Rolle des Schutzschilds und isoliert die Sprengladung vor eventuellen Spritzern, die von den Stiften kommen können.
• Die Energie, die die Zündung ermöglicht, wird von dem unter Druck stehenden Medium geliefert. Dieses wird aber erst im Augenblick des Gebrauchs der Munition in die Einschließung 10 eingefüllt.
• Man erkennt, daß die Einschließung 10 während des Lagerns der Munition leer ist. Beim Zünden der Sprengstifte kann der Ladesprengstoff nicht gezündet werden.
• Die Stifte geben dann den Kolben frei, der von keinem Medium geschoben wird und somit nicht auf dem Block 4 aufprallen und die Bildung eines Strahls bewirken kann.
• Will man danach die Einschließung 10 mit Medium füllen, ist der Kolben nicht mehr fest mit der Einschließung verbunden, und man kann den Druck nicht mehr erzielen, der für das gute Funktionieren der Zündkette erforderlich ist.
• Man stellt dann das Versagen des Kolbens durch das Leckendes Mediums fest, das über die Munition über eine oder mehrere Öffnungen 18 austritt, die dazu angebracht wurden.
• Die Zündkette gemäß der Erfindung ermöglicht es somit, ein sehr hohes Sicherheitsniveau zu verwirklichen.
• Außerdem ermöglicht es die Erfindung in einfacher und sicherer Weise, das Zünden wenig empfindlicher Sprengstoffe zu gewährleisten, wie zum Beispiel von Kompositsprengstoffen wie die Gemische Oktogen/Polyurethan oder Hexogen/Polybutadien.
• Außerdem ermöglicht es die Erfindung, eine modulare Zündkette festzulegen, die sich einfach an verschiedene Ladungstypen anpassen läßt. So reicht es zum Beispiel, den Betriebsdruck des Mediums zu ändern, um eine andere Aufprallenergie und eine ebenfalls andere Zündleistung zu erzielen, ohne dafür die verschiedenen Elemente ändern zu müssen, die die Kette bilden.
• Als Variante kann man als Durchschlagmittel für den Block mehrere pyrotechnische Module verwenden, die fest mit der Empfangsfläche des Blocks verbunden sind. Diese Module werden so ausgewählt, daß die von einem einzigen abgegebene Energie reicht, um die Bildung eines Strahl hervorzurufen, der die Sprengladung zünden kann. Außerdem werden diese Module so ausgesucht, daß es erforderlich ist, alle pyrotechnischen Module gleichzeitig zu zünden, um die Bildung eines Strahls und das Detonieren der Ladung zu gewährleisten.
• Ein geeignetes elektronisches Steuermittel gewährleistet die gleichzeitige Zündung der Module im gewünschten Augenblick.
• Damit gewährleistet man ein ausgezeichnetes Sicherheitsniveau, denn ein einziges pyrotechnisches Modul reicht allein nicht, um die Ladung zu zünden.
• Außerdem wird das Module von der Ladung durch die Abschirmung getrennt, die der Blockwerkstoff bildet.

Claims (10)

1 - Sicherungszündkette (1) für eine Sprengladung (2), gekennzeichnet dadurch, daß sie einerseits einen Block (4) aus pyrotechnisch trägem Werkstoff umfaßt, der auf einer seiner Flächen eine Aushöhlung (5) gegenüber der Sprengladung (2) aufweist, und, andererseits, Mittel (7), die ein Durchschlagen des Blocks (4) auf der Ebene einer Empfangsfläche (17) ermöglichen, die in etwa parallel zu der Ebene liegt, auf der die Aushöhlung (5) angebracht ist.

2 - Zündkette gemäß dem Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Durchschlagmittel (7) eine Einschließung (10) umfassen, die mit Druck beaufschlagt und über eine Versorgungsleitung (13) mit einem zusammendrückbaren Medium gefüllt werden kann, wobei eines der Enden der Einschließung gegenüber der Empfangsfläche (17) des Blocks (4) angeordnet ist und von einem gleitenden Kolben (8) verschlossen wird, der mit der Einschließung (10) durch Verbindungsmittel (12) fest verbunden wird, die durch die Einwirkung von Steuermitteln (11) entriegelt werden können.

3 - Zündkette gemäß dem Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindungsmittel aus Sprengstiften bestehen.

4 - Zündkette gemäß dem Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindungsmittel aus Dornen bestehen, die durch die Einwirkung eines Wirkglieds zurückgezogen werden können.

5 - Zündkette gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Medium aus folgenden Gasen ausgewählt wird: Luft, Helium, Kohlendioxid, Stickstoff.

6 - Zündkette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Aushöhlung (5) mit einer Beschichtung (6) aus dehnbarem Werkstoff überzogen ist, und dadurch, daß der Block (4) aus einem Werkstoff besteht, dessen Stoßimpedanz größer ist oder gleich wie die der Beschichtung (6).

7 - Zündkette gemäß dem Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Werkstoff des Blocks aus der folgenden Liste ausgewählt wird: Titan, Eisen, Beryll, Kobalt, Aluminium.

8 - Zündkette gemäß dem Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung (6) des Blocks (4) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht.

9 - Zündkette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Aushöhlung (5) nicht mit einer Beschichtung überzogen ist, und dadurch, daß der Block (4) aus einem unter Stoßeinwirkung dehnbaren Werkstoff besteht.

10 - Zündkette gemäß dem Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Werkstoff des Blocks aus folgender Liste ausgewählt wird: Aluminium, Uran, Kupfer.