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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sichern eines Zünders für eine Wirkladung, umfassend einen Sicherungsstift, einen Rotor, einen ersten Schalter, einen zweiten Schalter, und eine Elektronikeinheit, wobei der Rotor bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert und in einer gesicherten Drehposition gegen eine vorentsicherte Drehposition vorgespannt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen zum Sichern eines Zünders bekannt. Die
US 2008/0072781 A1 beschreibt ein Sicherungssystem mit einem rotierbaren Scharfschalter, in den ein Stift einer Beschleunigungssicherungseinrichtung und ein Stift einer Annäherungssicherungseinrichtung eingreift. Die
DE 25 33 226 A1 beschäftigt sich mit einem pyrotechnischen Sicherheits- und Verzögerungsrelais mit einem Gleitfinger, welches das Zünden einer pyrotechnischen Ladung eines Geschosses solange verhindert, bis das Geschoss sein Abschussrohr verlassen hat. Aus der
DE 199 16 775 C2 ist ein Zünder für ein Submunitionsgeschoß bekannt mit einem axial verschiebbaren Zündnadelträger und einem quer zur Geschoßlängsachse verschiebbaren Schieber mit einem stabförmigen Sicherungsteil, welches in Zündstellung es Schiebers aus dem Zündergehäuse herausragt. Die
DE 101 33 832 B4 offenbart eine Sicherungsvorrichtung für einen Zünder mit zwei unabhängig voneinander elektrisch anzusteuernden Sicherungseinrichtungen. Die
DE 34 21 572 C2 zeigt eine Sicherungseinrichtung für einen Zünder mit einem Sperrschieber, welcher durch zwei unabhängige Sperrelemente verriegelt wird. Die
DE 42 18 461 A1 beschäftigt sich mit einem Zünder zum Erzeugen von Zündenergie für eine pyrotechnische Ladung.
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In der Entwicklung von militärischen Lenkflugkörpern kommt der Entsicherung bzw. dem Scharfstellen eines Gefechtskopfes eine entscheidende Rolle zu. Gerade bei Lenkflugkörpern, welche auf eine sehr kurze Flugdistanz, beispielsweise nur wenige tausend Meter, ausgelegt sind, sollte aufgrund der Nähe zum Ziel beim Start eine möglichst hohe Sicherheit des jeweiligen Gefechtskopfes gewährleistet sein. Infolge der entsprechend kurzen Flugdauer verkürzt sich jedoch auch die Zeit, in welcher der Gefechtskopf scharf zu stellen ist.
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Für derartig kurze Distanzen werden oftmals vergleichsweise kleine Lenkflugkörper eingesetzt, welche eine Länge von ca. einem bis 1,5 Meter und einen Durchmesser im Bereich von 10 cm bis 20 cm aufweisen. Ein solcher Lenkflugkörper kann beispielsweise aus einem Werfer starten, wozu im Werfer eine Startladung vorgesehen ist, welche nach Zündung den Lenkflugkörper auswirft. Nach Verlassen des Werfers wird dann das Haupttriebwerk des Lenkflugkörpers gestartet, und der Lenkflugkörper wird in Richtung des Ziels beschleunigt. Die Steuerung, insbesondere die Zielerfassung, kann hierbei vollautomatisch erfolgen. Wegen der kurzen Flugdistanz und der damit einhergehenden potentiellen Verfügbarkeit leistungsfähiger Funkverbindungen kann der Lenkflugkörper auch durch bedienendes Personal – als „man in the loop”-Verfahren – gesteuert werden, welches zur besseren Übersicht des Ziels und der einzuschlagenden Flugbahn vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zum Werfer Position bezieht.
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Gerade im beschriebenen Fall eines werfergestützten, personengesteuerten Lenkflugkörpers für kurze Strecken ist der Prozess der Entsicherung des Gefechtskopfes wesentlich für die Sicherheit des bedienenden Personals. Ein möglicher Fehler beim Auswerfen durch die Startladung oder beim Starten des Haupttriebwerkes ist nur bei einem vollständig gesicherten Gefechtskopf während des Startes tolerabel. Andererseits ist die maximale mögliche Dauer für die Entsicherung durch die relativ kurze Flugdauer stark eingeschränkt.
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Bisher wird dieses Problem dadurch gelöst, dass eine Elektronikeinheit im Lenkflugkörper beim Auswurf aus dem Werfer ein Zeitsystem initiiert, welches zunächst zeitverzögert zum Auswurf ein Startsignal an das Haupttriebwerk zur Zündung abgibt, und weiter zeitverzögert ein weiteres Signal zur mechanischen Entsicherung des Gefechtskopfes liefert, so dass die Entsicherung im Regelfall erst nach ausreichender Entfernung des Lenkflugkörpers erfolgen kann. Eine derartige Vorgehensweise, welche primär auf elektronische Signale setzt, die entsprechende mechanische Vorrichtungen im Lenkflugkörper – das Haupttriebwerk bzw. die Sicherung des Gefechtskopfes – ansteuern, ist jedoch leicht der Gefahr eines elektronischen Fehlers ausgesetzt. Insbesondere bei schwierigen Witterungsbedingungen im Einsatz kann deshalb eine daraus resultierende Fehlfunktion nicht ohne Weiteres als unrealistisch verworfen werden. Hierdurch kann jedoch wiederum die Sicherheit des bedienenden Personals beeinträchtigt sein.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Sichern eines Zünders für eine Wirkladung anzugeben, welche eine möglichst geringe Fehleranfälligkeit aufweisen soll, einen Startzeitpunkt für das Haupttriebwerk des Lenkflugkörpers zu erfassen vermag und zeitverzögert hierzu den Gefechtskopf zur Entsicherung freigeben soll.
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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Sichern eines Zünders für eine Wirkladung, wobei die Vorrichtung einen Sicherungsstift, einen Rotor, einen ersten Schalter, einen zweiten Schalter, und eine Elektronikeinheit umfasst, und wobei der Rotor bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert und in einer gesicherten Drehposition gegen eine vorentsicherte Drehposition vorgespannt ist.
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Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass der erste Schalter und der zweite Schalter jeweils wenigstens eine Signalverbindung zur Elektronikeinheit aufweisen, und jeweils in einer geöffneten Schaltposition gegen eine geschlossene Schaltposition vorgespannt sind, dass der Sicherungsstift dazu eingerichtet ist, in einem gesicherten Zustand der Vorrichtung den ersten Schalter in der geöffneten Schaltposition zu halten und den Rotor in der gesicherten Drehposition zu sperren, wobei der Rotor in der gesicherten Drehposition den zweiten Schalter in der geöffneten Schaltposition hält, und der Sicherungsstift des Weiteren dazu eingerichtet ist, nach Entfernen den Rotor zu entsperren, und den ersten Schalter zum Schließen freizugeben, wobei durch Schließen des ersten Schalters ein Startsignal der Elektronikeinheit freigegeben wird, und dass in einem vorentsicherten Zustand der Vorrichtung der Rotor in der vorentsicherten Drehposition den zweiten Schalter zum Schließen freigibt, wobei durch Schließen des zweiten Schalters ein Entsicherungssignal der Elektronikeinheit freigegeben wird.
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Bevorzugt sind hierbei der Rotor und der erste Schalter auf einer gemeinsamen Grundplatte oder in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet. Das Entfernen des Sicherungsstiftes kann hierbei insbesondere während des Auswerfens des Lenkflugkörpers, beispielsweise aus einem Werfer, erfolgen. Unter dem Halten in einer Position ist hierbei das unmittelbare mechanische Verhindern einer insbesondere durch eine Vorspannung bedingten Bewegung zu verstehen. Unter dem Sperren kann auch ein mittelbares Hemmen, beispielsweise über ein zeitverzögerndes Hemmwerk, einer derartigen Bewegung umfasst sein, so dass beim Entsperren die Bewegung noch nicht zwingend unmittelbar freigegeben sein muss, sondern das Entsperren in diesem Fall beispielsweise in der Freigabe des Hemmwerkes bestehen kann, welches die durch eine Vorspannung bedingte Bewegung zeitverzögert freigibt.
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Unter einer Wirkladung ist hierbei eine Sprengladung eines militärisch einsetzbaren Flugkörpers zu verstehen, welche eine strategisch wirksame Sprengkraft bereitzustellen vermag. Die Wirkladung wird dabei über den Zünder gezündet, um so die strategisch wirksame Sprengkraft zu entfalten. Unter einem gesicherten Zustand der Vorrichtung ist des Weiteren ein Zustand zu verstehen, in welchem die Vorrichtung das Zünden der Wirkladung durch den Zünder mindestens mittels eines mechanischen Hindernisses unterbindet. Das Zünden der Wirkladung durch den Zünder kann dabei rein elektronisch, z. B. über ein Signal der Elektronikeinheit an den Zünder, oder über eine zusätzliche Zündladung erfolgen. Insbesondere kann die Wirkladung gemeinsam mit dem Zünder und der Vorrichtung zur Sicherung desselben zu einem Gefechtskopf zusammengefasst werden. Die Wirkladung mit dem Zünder und der Vorrichtung zur Sicherung desselben ist dabei in einem Flugkörper eingesetzt. Insbesondere kann es sich hierbei um einen Lenkflugkörper handeln, aber auch ein Einsatz in einem ungelenkten System ist möglich.
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Insbesondere kann durch das Schließen des ersten Schalters das Startsignal der Elektronikeinheit zum Zünden des oder jedes Haupttriebwerkes des Lenkflugkörpers verwendet werden. Hierbei kann das Startsignal das oder jedes Haupttriebwerk auch unmittelbar zünden, d. h., ohne dazu ein Relais oder eine zusätzliche Steuereinheit zu betätigen. Der erste Schalter ist in diesem Fall bevorzugt für die zum Zünden des oder jedes Haupttriebwerks notwendigen Ströme auszulegen.
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Das Startsignal kann insbesondere auch durch das Schließen einer von der Elektronikeinheit über den ersten Schalter zurückgeführten Signalschleife an der Elektronikeinheit selbst registriert werden, und dann dort einerseits zum Initiieren der Zündung des oder jedes Haupttriebwerkes, z. B. durch Aussenden des Zündsignals, andererseits zur Registrierung der Freigabe des Rotors verwendet werden. Auch eine zweikanalige Ausgestaltung des Schaltsignals ist möglich, bei welchem ein erster Signalkanal eine über den ersten Schalter zurückgeführte Signalschleife bildet, über welche bei Schließen des ersten Schalters die Freigabe des Rotors in der Elektronikeinheit registriert wird, und ein zweiter Signalkanal zum Haupttriebwerk führt, welches durch Schließen des ersten Schalters unmittelbar gezündet wird.
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Eine für die Erfindung zentrale Erkenntnis ist dabei, das Bereitstellen zweier Signale – beispielsweise für einen Startzeitpunkt des Haupttriebwerks und für die Freigabe zum Entsichern des Zünders – von der Elektronikeinheit durch zwei voneinander getrennte, mechanisch hemmbare Schalter abzusichern. Hierbei ist vorgesehen, dass der erste Schalter im gesicherten Zustand der Vorrichtung durch den Sicherungsstift in der geöffneten Schaltposition gehalten wird, also insbesondere eine über den ersten Schalter zur Elektronikeinheit führende Signalverbindung unterbrochen ist, und durch eine entsprechende Vorspannung die geschlossene Schaltposition einnimmt, nachdem der Sicherungsstift entfernt ist. Die Vorspannung kann dabei beispielsweise mittels eines elastischen Federelementes erfolgen, oder auch durch die Elastizität eines Korpus des ersten Schalters, auf welchen elektrische Kontakte für die Schaltvorgänge aufgebracht sind, erreicht werden. Durch die zusätzliche mechanische Hemmung des ersten Schalters, welcher in Anwesenheit des Sicherungsstiftes nicht die durch die Vorspannung bevorzugte geschlossene Schaltposition einnehmen kann, wird für das Bereitstellen des Startsignals durch das Schließen des entsprechenden Signalweges gegenüber einer rein elektronischen Verzögerung eine erhöhte Sicherheit erreicht.
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Dadurch, dass das Startsignal und das Entsicherungssignal durch zwei mechanisch voneinander getrennte Schalter freizugeben bzw. bereitzustellen sind, deren jeweilige Vorrichtungen zur mechanischen Hemmung nicht unmittelbar mechanisch gekoppelt sind, kann eine hinreichende zeitliche Unabhängigkeit der beiden Signale gewährleistet werden. Nach dem Entfernen des Sicherungsstiftes strebt nicht nur der freigegebene erste Schalter in die geschlossene Position, auch der gegen die vorentsicherte Drehposition vorgespannte Rotor ist entsperrt. Der Rotor kann nun hierdurch entweder unmittelbar zur durch die Vorspannung gegen die vorentsicherte Drehposition bedingten Bewegung freigegeben sein, oder ggf. noch durch ein Hemmwerk, welches durch das Entfernen des Sicherungsstiftes freigegeben wird, vorübergehend an der Bewegung in die vorentsicherte Drehposition gehindert sein bzw. um eine definierte Zeitspanne verzögert sein. Maßgeblich ist, dass es nach dem Entsperren des Rotors durch Entfernen des Sicherungsstiftes keines weiteren elektronischen Signals und auch keiner weiteren aktiven mechanischen Maßnahme bedarf, damit der Rotor freigegeben wird, um die vorentsicherte Drehposition einzunehmen.
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Hierbei ist vorgesehen, dass der zweite Schalter durch den Rotor in dessen gesicherter Drehposition in der geöffneten Schaltposition gehalten wird, also insbesondere eine über den zweiten Schalter zur Elektronikeinheit führende Signalverbindung unterbrochen ist, und durch eine entsprechende Vorspannung die geschlossene Schaltposition einnimmt, wenn der Rotor die vorentsicherte Drehposition eingenommen hat und hierdurch den zweiten Schalter freigibt. Die Vorspannung kann dabei beispielsweise mittels eines elastischen Federelementes erfolgen, oder auch durch die Elastizität eines Korpus des zweiten Schalters, auf welchen elektrische Kontakte für die Schaltvorgänge aufgebracht sind, erreicht werden. Durch die zusätzliche mechanische Hemmung des zweiten Schalters, welcher die durch die Vorspannung bevorzugte geschlossene Schaltposition erst einnehmen kann, wenn der Rotor seine vorentsicherte Drehposition eingenommen hat, wird für das Bereitstellen des Entsicherungssignals durch das Schließen des entsprechenden Signalweges gegenüber einer rein elektronischen Ansteuerung eine erhöhte Sicherheit erreicht.
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Der Zünder kann nun bereits durch die vorentsicherte Drehposition des Rotors mechanisch entsichert sein. In diesem Fall kann das in der Elektronikeinheit registrierte Entsicherungssignal beispielsweise dazu dienen, um den entsicherten Status an eine Steuereinheit des Lenkflugkörpers weiterzuleiten, und beispielsweise über eine drahtlose oder drahtgebundene Übertragung an ein den Flugkörper steuerndes Personal bzw. eine Bodeneinheit mitzuteilen. Nach dem Entfernen nimmt der Rotor die vorentsicherte Drehposition mit einer geringen Zeitverzögerung ein. Diese könnte durch ein elektronisches Zeitglied in der Elektronikeinheit abgeschätzt werden. Die Registrierung der vorentsicherten Drehposition durch das Entsicherungssignal, und eine entsprechende Übertragung des Status an das Personal oder eine Bodeneinheit hat gegenüber einer elektronischen Abschätzung den Vorteil, dass ein mechanischer Defekt, welcher den Rotor am entsichern hindert, registriert werden kann, und in einem solchen Fehlerfall ggf. umgehend ein weiterer Flugkörper auf ein möglicherweise flüchtiges Ziel gestartet werden kann, wenn der Zünder des ersten Flugkörpers aufgrund des Defektes nicht entsichert wird, und somit keine strategische Wirksamkeit zu erwarten ist. Gerade bei flüchtigen Zielen ist ein frühzeitiges Erkennen eines derartigen Fehlers, welcher bei einem Einsatz unter extremen äußeren Bedingungen nicht ausgeschlossen werden kann, von hohem strategischen Wert.
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Alternativ hierzu kann das Entsicherungssignal auch dazu verwendet werden, einen weiteren Vorgang einzuleiten, welcher den Zünder unmittelbar und endgültig entsichert. Als derartiger Vorgang kommt z. B. das Schließen eines weiteren Schalters für eine Zündleitung (ohne eine weitere Bewegung des Rotors aus der vorentsicherten Position) oder das Initiieren einer weiteren Bewegung des Rotors in eine entsicherte Drehposition in Betracht.
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Günstigerweise umfasst die Vorrichtung ein Hemmsystem mit einem vorspannbaren Hemmwerk und einem Auslöseglied, wobei das Hemmsystem dazu eingerichtet ist, nach Freigabe des vorgespannten Hemmwerkes das Auslöseglied kontrolliert zeitverzögert zu bewegen, wobei im gesicherten Zustand der Vorrichtung der Sicherungsstift den Rotor mittels des Hemmsystems sperrt, indem der Sicherungsstift das Hemmwerk wenigstens mittelbar vorgespannt hält, und das Auslöseglied formschlüssig den Rotor in der gesicherten Drehposition hält, und nach Entfernen des Sicherungsstiftes das Hemmwerk freigegeben wird und hierdurch das Auslöseglied kontrolliert zeitverzögert den Rotor freigibt. Die Verwendung eines Hemmsystems erlaubt eine kontrollierte zeitliche Verzögerung der Entsicherung des Zünders, was je nach Anwendung von Vorteil sein kann.
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Der Sicherungsstift kann dabei im gesicherten Zustand der Vorrichtung das Hemmwerk direkt vorspannen, oder das Hemmwerk kann auch mittelbar, beispielsweise über den ersten Schalter in seiner geöffneten Schaltposition, vorgespannt sein, so dass das Entfernen des Sicherungsstiftes mittelbar über das Schließen des ersten Schalters das Hemmwerk freigibt. Bevorzugt kann der Sicherungsstift dabei zusätzlich auch noch direkt den Rotor sperren, d. h., bei Anwesenheit des Sicherungsstiftes wird der Rotor einerseits direkt durch diesen, andererseits durch das Hemmsystem in der gesicherten Drehposition gehalten. Wird der Sicherungsstift entfernt, gibt das Auslöseglied den Rotor erst nach der durch das Hemmwerk definierten Zeitverzögerung zur Rotation in die vorentsicherte Drehposition frei. Dies kann die Sicherheit des gesamten Systems weiter erhöhen.
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Als vorteilhaft erweist es sich, wenn die Elektronikeinheit wenigstens einen Ausgabeport aufweist, und dazu eingerichtet ist, nach dem Schließen des ersten Schalters das Startsignal über den wenigstens einen Ausgabeport auszugeben. der Ausgabeport kann hierbei beispielsweise mit einer übergeordneten Steuereinheit des Flugkörpers verbunden sein. Die übergeordnete Steuereinheit kann dann nach Empfangen des Startsignals das Zünden des oder jedes Haupttriebwerks des Flugkörpers einleiten, und/oder den Start des oder jedes Haupttriebwerks per Funksignal oder auch drahtgebunden an eine Bedieneinheit übermitteln, welche beispielsweise vom den Flugköper steuernden Personal bedient wird. Diese Informationsweitergabe ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn das oder jedes Haupttriebwerk direkt durch Schließen des ersten Schalters – also ohne ein weiteres Zündsignal durch die Elektronikeinheit – gestartet wird, da das bedienende Personal hierdurch über einen reibungslosen Betrieb des Flugkörpers informiert ist.
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Bevorzugt weist der Rotor zusätzliche Bewegungsmittel auf, wobei die Elektronikeinheit dazu eingerichtet ist, nach dem Schließen des zweiten Schalters das Entsicherungssignal an den Rotor zu übermitteln, und wobei durch das Entsicherungssignal der Rotor mittels der zusätzlichen Bewegungsmittel in eine entsicherte Drehposition bewegt wird. Die entsicherte Drehposition des Rotors soll dabei das endgültige mechanische Entsichern des Zünders bedingen. Durch den Zwischenschritt, den Rotor erst die vorentsicherte Drehposition einnehmen zu lassen und dadurch den zweiten Schalter zum Schließen freizugeben, kann vor dem Senden des Entsicherungssignals an den Rotor auf der Elektronikeinheit noch ein Abgleich mit weiteren Sensorsignalen, insbesondere mit Signalen, welche ggf. von einer übergeordneten Steuereinheit des Flugkörpers an die Elektronikeinheit übermittelt wurden, beispielsweise einem die Beschleunigung des Flugkörpers beschreibenden Signal, stattfinden. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Zünder unter den korrekten Bedingungen entsichert wird, und beispielsweise weiter mechanisch gesichert bleibt, wenn infolge eines vorzeitigen Absturzes des Flugkörpers nicht das erwünschte Beschleunigungssignal aufgenommen wurde. Der Zünder ist dann nicht entsichert, so dass die Wirkladung nicht durch diesen gezündet wird.
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Alternativ dazu können die zusätzlichen Bewegungsmittel jedoch auch direkt auf mechanischem Wege aktiviert werden, wenn der Rotor die vorentsicherte Drehposition eingenommen hat. In diesem Fall kann das beim Schließen des zweiten Schalters freigegebene Entsicherungssignal der Elektronikeinheit an eine übergeordnete Steuereinheit des Flugkörpers und von dort per Funk oder drahtgebunden an eine Bedieneinheit übermittelt werden, welche beispielsweise vom den Flugköper steuernden Personal bedient wird.
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Zweckmäßigerweise umfassen die zusätzlichen Bewegungsmittel ein pyrotechnisches Kraftelement. Durch Zünden eines pyrotechnischen Kraftelementes, welches beispielsweise im Rotor einen dazu eingerichteten Bolzen o. ä. bewegt, lässt sich der Rotor besonders schnell und dennoch einfach von der vorentsicherten in die entsicherte Drehposition bringen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Schalter als ein Drehschalter ausgebildet. Dies bedeutet, dass die geöffnete und die geschlossene Schaltposition des ersten Schalters durch unterschiedliche Drehpositionen gegeben sind, wobei die der geschlossenen Schaltposition entsprechende Drehposition mechanisch durch Vorspannung bevorzugt ist. Ein Drehschalter ist vom Sicherungsstift besonders einfach in der geöffneten Schaltposition zu halten, da lediglich die durch die Vorspannung bedingte Drehbewegung zu unterbinden ist, was beispielsweise durch eine am ersten Schalter angeordnete Nocke, welche gegen den Sicherungsstift anschlägt, erreicht werden kann.
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Bevorzugt weist hierbei der erste Schalter einen Korpus, wenigstens ein elektrisch leitfähiges C-förmiges Kontaktelement und wenigstens zwei Schleifkontakte auf, wobei das Kontaktelement in Umlaufrichtung am Korpus angeordnet ist, wobei in der geschlossenen Schaltposition des ersten Schalters zwischen den wenigstens zwei Schleifkontakten über das Kontaktelement eine leitende Verbindung hergestellt ist. Insbesondere wird hierbei das Kontaktelement in der geöffneten Schaltposition nur an einem der beiden Schleifkontakte berührt, und insbesondere kann der Korpus im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet sein. Unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse, welche in einem Flugkörper mit einer Wirkladung meist sehr begrenzt sind, sowie der sicherheitsrelevanten Anforderungen ist eine derartige Konstruktion des ersten Schalters eine besonders vorteilhafte Lösung.
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Als günstig erweist sich hierbei, wenn der erste Schalter eine Drehfeder und eine radial hervorstehende Nocke aufweist, wobei der erste Schalter in der geöffneten Schaltposition mittels der Drehfeder gegen die geschlossene Schaltposition vorgespannt ist, und wobei im gesicherten Zustand der Vorrichtung der erste Schalter vom Sicherungsstift mittels der Nocke in der geöffneten Schaltposition gehalten wird. Die Drehfeder kann dabei beispielsweise auf einer Grundplatte befestigt sein, und einen Korpus des ersten Schalters vorspannen, auf welchem Kontaktelemente für die Schaltvorgänge angeordnet sind. Aufgrund der einfachen Implementierung insbesondere der Vorspannung weist diese Ausgestaltung eine besonders hohe Verlässlichkeit beim Schließen des ersten Schalters auf.
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In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Schalter als ein Druckschalter ausgebildet. Dies bedeutet, dass die geöffnete und die geschlossene Schaltposition des zweiten Schalters durch unterschiedliche Positionen eines linear beweglichen, vorgespannten Schaltelementes gegeben sind, wobei die der geschlossenen Schaltposition entsprechende Linearposition mechanisch durch Vorspannung bevorzugt ist. Bevorzugt kann hierbei eine Hülse oder ein Gehäuse des zweiten Schalters mindestens mittelbar derart mit einer Grundplatte oder einem Rahmen verbunden sein, dass der Rotor relativ zum zweiten Schalter beweglich ist. Weiter kann im Rotor entsprechend eine Ausnehmung vorgesehen sein, so dass sich das Schaltelement durch Vorspannung in diese Ausnehmung bewegt, wenn der Rotor die vorentsicherte Drehposition eingenommen hat, so dass der Schalter hierdurch die geschlossene Schaltposition einnehmen kann. Auf diese Weise lässt sich der zweite Schalter besonders einfach in Abhängigkeit der Drehposition des Rotors schließen.
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Bevorzugt weist der zweite Schalter hierbei zwei Kontakt-Bögen und einen elektrisch leitfähigen Bolzen mit einem endseitigen Anker auf, wobei der Bolzen zwischen den beiden Kontakt-Bögen angeordnet ist, und wobei in der geschlossenen Schaltposition des zweiten Schalters zwischen den zwei Kontakt-Bögen über den Anker eine leitfähige Verbindung hergestellt ist. Eine derartige Konstruktion des zweiten Schalters ist bei einer hohen Verlässlichkeit besonders kompakt zu realisieren.
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Zweckmäßigerweise weist dabei der zweite Schalter ein Federelement auf, wobei in der geöffneten Schaltposition das Federelement den Bolzen in Richtung der Kontakt-Bögen vorspannt, wobei in einer gesicherten Drehposition des Rotors der Bolzen derart am Rotor aufliegt, dass hierdurch der zweite Schalter in einer geöffneten Schaltposition gehalten wird, und wobei in einer vorentsicherten Drehposition des Rotors der Bolzen vom Rotor derart freigegeben ist, so dass der Anker auf den beiden Kontakt-Bögen aufliegen kann. Insbesondere kann hierfür im Rotor eine entsprechende Ausnehmung für den Bolzen vorgesehen sein, welche diesen in der vorentsicherten Drehposition freigibt, so dass der Anker am Bolzen durch die Vorspannung auf die Kontakt-Bögen gelegt wird. Aufgrund der einfachen Realisierung insbesondere der Vorspannung weist diese Ausgestaltung eine besonders hohe Verlässlichkeit beim Schließen des zweiten Schalters auf.
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Die Erfindung nennt des Weiteren einen Lenkflugkörper, welcher einen Gefechtskopf mit einer Wirkladung und einem Zünder sowie eine vorbeschriebene Vorrichtung zum Sichern des Zünders umfasst. Die für die Vorrichtung zum Sichern des Gefechtskopfes und ihre Weiterbildungen genannten Vorteile können hierbei sinngemäß auf den Lenkflugkörper übertragen werden.
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Bevorzugt weist hierbei der Lenkflugkörper wenigstens ein Haupttriebwerk auf, wobei durch Schließen des ersten Schalters das oder jedes Haupttriebwerk gezündet wird. Aufgrund der mechanischen Sicherung des ersten Schalters mittels des Sicherungsstiftes ist ein an ein Schließen des ersten Schalters gebundener Startvorgang des oder jedes Haupttriebwerkes besonders gut gegen elektronische Fehler gesichert. Somit kann unterbunden werden, dass das oder jedes Haupttriebwerk vorzeitig gezündet wird, also beispielsweise, während der Lenkflugkörper einen Werfer oder eine Startrampe noch nicht vollständig verlassen hat, was zu einer Gefährdung des den Lenkflugkörper bedienenden Personals führen würde.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer Schrägansicht eine Vorrichtung zum Sichern eines Gefechtskopfes im gesicherten Zustand,
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2 in einer Schrägansicht die Vorrichtung nach 1, mit dem Rotor in vorentsicherter Drehposition,
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3 in einer Querschnittdarstellung den zweiten Schalter,
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4 in einer Schrägansicht die Vorrichtung nach 1 mit dem Rotor in entsicherter Drehposition, und
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5 in einer Seitenansicht einen Lenkflugkörper mit einer Vorrichtung zum Sichern des Gefechtskopfes.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch in einer Schrägansicht eine Vorrichtung 1 zum Sichern eines Gefechtskopfes für einen Lenkflugkörper dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Grundplatte 2, einen Sicherungsstift 4, einen Rotor 6, einen ersten Schalter 8, einen zweiten Schalter 10, und eine Elektronikeinheit 12. Der Rotor 6 ist bezüglich der zur Grundplatte 2 senkrechten Drehachse drehbar gelagert und nimmt hier die gesicherte Drehposition 16 ein. In der gesicherten Drehposition 16 ist der Rotor 6 im Uhrzeigersinn vorgespannt, strebt also eigentlich eine Bewegung gegen den Uhrzeigersinn an. Diese Bewegung wird jedoch unterbunden durch den Sicherungsstift 4, welcher an einem Ende in einer Lochbohrungartigen Ausnehmung 18 des Rotors 6 eingebracht ist und hierdurch diesen sperrt.
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Der erste Schalter 8 ist als ein Drehschalter ausgebildet, und weist einen Korpus 20 sowie eine Drehfeder 22 auf, wobei die Drehfeder 22 den Korpus 20 im Uhrzeigersinn vorspannt. Hierdurch strebt der Korpus 20 eigentlich eine Bewegung gegen den Uhrzeigersinn an, diese Bewegung wird jedoch unterbunden durch den Sicherungsstift 4, an welchem eine aus dem Korpus 20 hervorstehender Nocke 24 anliegt. Der erste Schalter 8 wird so durch den Sicherungsstift 4 in einer geöffneten Schaltposition 26 gehalten. Der erste Schalter 8 umfasst zwei Paare von Schleifkontakten 28, welche von einer Halterung 30 gegen den Korpus 20 gehalten werden. In 1 ist jeweils ein Schleifkontakt 28 eines jeden Paares zu sehen, der jeweils andere wird von der Halterung 30 verdeckt. Ein Paar der Schleifkontakte 28 weist jeweils eine Signalverbindung 32 zur Elektronikeinheit 12 auf. In der geöffneten Schaltposition 26 kann somit ein von der Elektronikeinheit 12 über eine der Signalverbindungen 32 ausgesandtes Signal nicht zur Elektronikeinheit 12 zurückübermittelt werden.
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In der gesicherten Drehposition 16 hält der Rotor 6 den zweiten Schalter 10 in einer geöffneten Schaltposition 34. Die Funktionsweise des zweiten Schalters 10 ist weiter unten erläutert.
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In 2 ist die Vorrichtung 1 nach Entfernung des Sicherungsstiftes dargestellt. Infolge der Vorspannung nimmt der Rotor 6 bei Abwesenheit des Sicherungsstiftes die vorentsicherte Drehposition 36 ein. Dies kann auch zeitverzögert erfolgen, beispielsweise durch ein nicht näher dargestelltes Hemmwerk. Durch die Drehfeder 22 ist der Korpus 20 nun derart gedreht, dass der erste Schalter 8 seine geschlossene Schaltposition 38 einnimmt. Hierbei ist der Korpus 20 so angeordnet, dass je einer von zwei elektrisch leitfähigen, C-förmige Kontaktelemente 40a, 40b, welche um den Korpus 20 herum angeordnet sind, jeweils ein Paar von Schleifkontakten 28 miteinander verbindet. In der geschlossenen Schaltposition 38 kann somit ein von der Elektronikeinheit 12 über eine der Signalverbindungen 32 ausgesandtes Signal zur Elektronikeinheit 12 zurückübermittelt werden. Hierdurch kann die Elektronikeinheit 12 Informationen über die Position des ersten Schalters 8 gewinnen.
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Über das zweite Paar von Schleifkontakten 28, welche jeweils mit durch die Halterung 30 geführten Leistungskontakten 42 verbunden sind, und das dazugehörige Kontaktelement 40b ist in der geschlossenen Schaltposition 38 eine Verbindung gegeben. Einer der Leistungskontakte 42 kann dabei beispielsweise mit einem nicht näher dargestellten Geber für ein Zünd- bzw. Startsignal verbunden sein, der andere der Leistungskontakte 42 dabei zu einem Haupttriebwerk des Lenkflugkörpers führen, in welchem die Vorrichtung 1 angeordnet ist. Somit kann durch das Erreichen der geschlossenen Schaltposition 38 das Startsignal vom Geber über das Kontaktelement 40b zum Haupttriebwerk gesendet werden und dieses unmittelbar zünden. Insbesondere sind hierfür die Leistungskontakte 42, der Korpus 20 und das Kontaktelement 40b auf entsprechende Ströme zum Zünden des Haupttriebwerks ausgelegt. Die Elektronikeinheit 12 registriert dabei das Starten des Haupttriebwerks durch ein über die Signalverbindungen 32 und das Kontaktelement 40a übermitteltes Signal und sendet anschließend über einen Ausgabeport 44 ein Signal an eine nicht näher dargestellte übergeordnete Steuereinheit des Lenkflugkörpers. Die übergeordnete Steuereinheit kann dann den erfolgreichen Startvorgang über Funk an ein den Lenkflugkörper bedienendes Bodenpersonal weiterleiten.
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Das Gehäuse 46 des zweiten Schalters 10 ist in nicht näher dargestellter Weise drehfest mit der Welle des Rotors 6 verbunden, so dass der Rotor 6 beim Drehen um die Drehachse seine Relativposition gegenüber dem zweiten Schalter 10 ändert. In der vorentsicherten Drehposition 36 ist dabei durch den Rotor 6 ein Bolzen 48 des zweiten Schalters 10 derart freigegeben, dass der zweite Schalter 10 die geschlossene Schaltposition 50 einnimmt. Hierdurch kann ein Signal, welches von der Elektronikeinheit 12 über eine der beiden Signalverbindungen 52 zum zweiten Schalter 10 gesandt wird, über die andere Signalverbindung 52 wieder zur Elektronikeinheit 12 zurückübermittelt werden, so dass hierdurch die Elektronikeinheit 12 die Einnahme der vorentsicherten Drehposition 36 durch den Rotor 6 registrieren kann.
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Die Funktionsweise des zweiten Schalters 10 wird durch dessen Querschnittdarstellung in 3 verdeutlicht. Der zweite Schalter ist hier in der geschlossenen Schaltposition 50 gezeigt. Im Gehäuse 46 sind zwei Kontakt-Bögen 54 angeordnet, welche jeweils mit einer der Signalverbindungen 52, welche aus dem Gehäuse 46 herausführen, verbunden sind. Zwischen den Kontakt-Bögen 54 ist der Bolzen 48 angeordnet, und wird dabei durch das Federelement 56 nach außen hin vorgespannt. Das Gehäuse 46 ist derart an der Welle des Rotors befestigt, dass in der gesicherten Drehposition des Rotors die Spitze 58 des Bolzens 48 bündig mit der äußeren Wand des Gehäuses 46 ist. In der vorentsicherten Drehposition ist kein mechanisches Hindernis mehr vorhanden, welches den Bolzen zurückhält, und dieser wird durch das Federelement 56 so weit nach außen gedrückt, bis der Anker 60 des Bolzens 48 an der unteren Wand des Gehäuses 46 auf den Kontakt-Bögen 54 aufliegt, und somit zwischen den beiden Signalverbindungen 52 einen Signalweg schließt.
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Die Signalverbindungen 52 führen beide zur Elektronikeinheit 12. Dort kann durch das Schließen der Signalschleife, welche über den zweiten Schalter 10 führt, registriert werden, dass der Rotor 6 die vorentsicherte Drehposition 36 eingenommen hat. Nun können von einer nicht näher dargestellten übergeordneten Steuereinheit des Lenkflugkörpers weitere Signale, z. B. eines Beschleunigungssensors, an die Elektronikeinheit 12 übermittelt werden. So kann sichergestellt werden, dass der Lenkflugkörper den korrekten Flugzustand aufweist, bevor der Gefechtskopf endgültig entsichert wird. Hierfür kann beispielsweise, sobald das Entsicherungssignal durch den geschlossenen zweiten Schalter 10 registriert wurde und alle anderen Sensorsignale die korrekten Bedingungen indizieren, von der Elektronikeinheit 12 ein pyrotechnisches Kraftelement im Rotor 6 angesteuert und gezündet werden, wodurch dieser in die entsicherte Drehposition 62 bewegt wird. Die entsicherte Drehposition 62 des Rotors 6 ist in 4 dargestellt. In der entsicherten Drehposition 62 des Rotors 6 ist der Gefechtskopf dann endgültig scharf gestellt.
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In 5 ist schematisch in einer Seitenansicht ein Lenkflugkörper 64 gezeigt, welcher einen Gefechtskopf 66 und ein Haupttriebwerk 68 umfasst. Der Gefechtskopf 66 weist eine Wirkladung 70 und einen Zünder 72 auf, welcher durch die Vorrichtung 1 sicherbar bzw. entsicherbar ist, so dass der Zünder 72 die Wirkladung 70 nur im entsicherten Zustand der Vorrichtung 1 zünden kann. Die Vorrichtung 1 weist zudem eine Verbindung zum Haupttriebwerk 68 auf, welches gezündet wird, wenn es durch Schließen des ersten Schalters ein Startsignal empfängt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Sichern einer Wirkladung
- 2
- Grundplatte
- 4
- Sicherungsstift
- 6
- Rotor
- 8
- erster Schalter
- 10
- zweiter Schalter
- 12
- Elektronikeinheit
- 16
- gesicherte Drehposition
- 18
- Ausnehmung
- 20
- Korpus
- 22
- Drehfeder
- 24
- Nocke
- 26
- geöffnete Schaltposition des ersten Schalters
- 28
- Schleifkontakt
- 30
- Halterung
- 32
- Signalverbindung des ersten Schalters
- 34
- geöffnete Schaltposition des zweiten Schalters
- 36
- vorentsicherte Drehposition
- 38
- geschlossene Schaltposition des ersten Schalters
- 40a,
- b Kontaktelement des ersten Schalters
- 42
- Leistungskontakt
- 44
- Ausgabeport
- 46
- Gehäuse
- 48
- Bolzen
- 50
- geschlossene Schaltposition des zweiten Schalters
- 52
- Signalverbindung
- 54
- Kontakt-Bogen
- 56
- Federelement
- 58
- Spitze des Bolzens
- 60
- Anker
- 62
- entsicherte Drehposition
- 64
- Lenkflugkörper
- 66
- Gefechtskopf
- 68
- Haupttriebwerk
- 70
- Wirkladung
- 72
- Zünder
