DE2940227A1

DE2940227A1 - Elektrischer geschosszuender

Info

Publication number: DE2940227A1
Application number: DE19792940227
Authority: DE
Inventors: Peter 8431 Breitenbrunn Weidner; Harald 8650 Kulmbach Wich
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1981-04-16
Also published as: US4387649A; DE2940227C2; CH651170GA3; GB2060837B; GB2060837A

Description

DIEHL GMBH & CC, Stephanstrabs 49, 8500 Nürnberg

Elektrischer Geschoßzünder

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Geschoßzünder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei elektrischen Zündern der eingangs erwähnten Art wird, nachdem die Spannungsquelle, z. B. beim Abschuß, aufgeladen ist, ein Ablaufzeitgeber gestartet, der am Ende der Ablaufzeit durch einen Zerlegungsimpuls einen Zündschalter triggert, wobei das Zündmittel gezündet und das Geschoß zerlegt wird. Trifft das Geschoß vor der Selbstzerlegung auf ein Ziel, so startet es durch einen Aufschlagsensor einen Verzugszeitgeber, der in Abhängigkeit von der bereits abgelaufenen Flugzeit eine Verzugszeit erzeugt, die einer konstanten Eindringtiefe bzw. Verzugsstrecke entspricht. Das heißt, die Verzugszeit nimmt in dem Maße zu, wie die Eigengeschwindigkeit des Durchschnittsgeschosses abnimmt. Die Verzugszeit ist so gewählt, daß die Verzugsstrecke beispielsweise konstant 20 cm beträgt.

Ein derartiger elektrischer Geschoßzünder ist durch die DE-OS 21 13 126 bekannt. Dieser enthält in Analogtechnik einen Ablaufzeitgeber zur Selbstzerlegung sowie einen durch einen Aufschlagsensor triggerbaren Verzugszeitgeber. Der Zündzeitablauf wird bei diesem vorbekannten Zünder durch RC-Glieder bestimmt, die Thyristoren und Vierschichtdioden ansteuern. Die Genauigkeit des Zeitablaufs, insbesondere die Genauigkeit der Verzugszeiteinstellung, hängt von den Fertigungstoleranzen dieser Bauteile sowie von der Reproduzierbarkeit des Aufladevorgangs der Spannungsquelle beim Abschuß des Geschosses ab. Es ist bekannt, daß bei Analogschaltungen mit zunehmenden Oualitätsanforderungen, die sich hier vor allem in der Reproduzierbarkeit des Zeitablaufs ausdrucken, der Schaltungsaufwand und die Kosten überproportional ansteigen. Außerdem benötigen aufwendige Analogschaltungen einen entsprechend hohen Volumen- und Energiebedarf, so daß deren Verwendung nur bei verhältnismäßig großen Geschossen möglich ist.

Weiter ist bei großen Kampfentfernungen und entsprechend langen Flugzeiten des Geschosses eine exakte Einstellmöglichkeit der Verzugszeit vor dem Abschuß erforderlich, da sich mit zunehmender

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- Flugzeit die GeschoBgeschwindigkeit nicht mehr so stark ändert wie unmittelbar nach dem Abschuß. Eine von Herstellungstoleranzen abhängige, fest eingestellte Verzugszeit des vorbekannten Zünders beschränkt daher die Effektivität der Munition auf einen unnötig kleinen Kampfbereich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Geschoßzünder gattungsgemäßer Art zu entwickeln, der den oben gestellten Forderungen, nämlich hohe Präzision der Zündzeitpunktsteuerung, insbesondere genaue Verzugszeit-Einstellbarkeit bei geringem Volumen- und Energiebedarf, entspricht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben. Die erfindungsgemäße Verwendung logischer Bauelemente der Digitalelektronik ermöglicht eine kostengünstige Realisierung der Zündzeitsteuerung mit der gewünschten, dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßten Präzision.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Zündzeitsteuerung erlaubt weiterhin die Verwendung monolithisch integrierter Halbleiterbausteine, insbesondere von CMOS-Bausteinen, deren geringer Energiebedarf z. B. durch beim Abschuß beaufschlagbare Piezoelemente sichergestellt werden kann und deren geringer Volumenbedarf den Einsatz dieser Zünder auch in kleinen Geschossen ermöglicht.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird die Vorwärtszählfrequenz des Zählers kleiner gewählt als die Rückwärtszählfrequenz. Durch geeignete Wahl dieser Frequenzen können die Ablauf- und Verzugszeit mit der gewünschten Präzision eingestellt werden, wozu mindestens ein Oszillator, dem ggf. mindestens ein Frequenzteiler nachgeordnet ist, Verwendung findet.

Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemäße Benutzung eines auf einen extern programmierbaren Zählerstand rücksetzbaren Zählers Hiermit kann erreicht werden, daß der mit der Flugzeit anwachsenden Verzugszeit eine konstante Zeit überlagert ist, so daß auch bei kurzer Kampfentfernung ein Eindringen des Geschosses möglich ist.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Es zeigt:

ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Ablauf- und Verzugszeitsteuerung ein Blockschaltbild eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels

eine erfindungsgemäße Logikschaltung eine Darstellung der in Fig. 2 auftretenden Pulsfolgen .

Nach Fig. 1 erzeugt ein Spannungsgenerator SG beim Abschuß in bekannter Weise elektrische Energie, die an eine Spannungsquelle SO» z. B. einen Kondensator, abgegeben wird. Dieser Spannungsgenerator SG kann z. B. durch eine externe Batterie oder durch ein beim Start beaufschlagbares Piezoelement dargestellt sein. Weiter gibt der Spannungsgenerator SG einen Startimpuls SI an einen Zähler Z sowie an einen damit verbundenen Vorwärts- und Rückwärtszähl impulse VI und RI erzeugenden Pulsgenerator PG ab, die beide durch den Startimpuls auf einen programmierbaren Zählerstand zurückgesetzt und gestartet werden. Beim Abschuß wird der Zähler Z im Takt der Vorwärtszählimpulse VI hochgezählt und gibt beim überlauf, falls nicht vorher ein Aufschlag erfolgt, einen Zerlegungsimpuls ZI ab, der über einen Zündschalter ZS, z. B. einen Thyristor, die Spannungsquelle SO mit einem Zündmittel ZM verbindet und es damit zündet. Bei einem Aufschlag des Geschosses, der vor der Selbstzerlegung eintritt, wird vom Aufschlagdetektor AD ein Aufschlagimpuls AI abgegeben, der den Zähler Z in die Rückwärtszählrichtung umschaltet und zurückzählen läßt. Der Zähler Z zählt nun bis auf einen festlegbaren Zählerstand zurück und gibt dann einen Zerlegungsimpuls ZI ab, der wieder das Zündmittel ZM zündet.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In diesem Fall besteht der Pulsgenerator PG aus

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einem die Rückwärtszählimpulse RI erzeugenden Oszillator OSZ und einem nachgeschalteten, die Vorwärtszählimpulse VI erzeugenden Frequenzteiler FT. Die Vorwärtszähl- bzw. Rückwärtszählimpulse VI und RI beaufschlagen eine aus vier NAND-Gattern LG1 - LG4 bestehende logische Schaltung LS Cs. Fig. 3), die beim Anliegen des Aufschlagimpulses AI den Zähler Z von der Vorwärtszählrichtung in die Rückwärtszählrichtung mittels eines Umschaltimpulses UI umschaltet und mit den entsprechenden Taktimpulsen TI den Zähler Z beaufschlagt (s. Fig. 4).

In Fig. 3 ist die Logikschaltung LS dargestellt, deren Aufgabe in der erfindungsgemäßen Ansteuerung des Zählers Z besteht. Hierzu werden die Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulse VI bzw. RI jeweils auf Eingänge von Zweifach-NAND-Gatter LG 1 bzw. LG 2 gelegt. Die beiden anderen Eingänge des Zweifach-NAND-Gatters LG 1 bzw. LG 2 werden mit einem Ausgang bz/>/. einem vom Aufschlagimpuls AI ansteuerbaren Eingang eines anderen Einfach-NAND-Gatters LG 3 verbunden, wobei am Ausgang dieses Einfach-NAIMD-Gatters LG 3 der Umschalt impuls UI erzeugbar ist, der den Zähler vor- bzw. zurückzählen IaBt. Die Ausgänge der zuerst genannten Zweifach-NAND-Gatter LG 1 und LG 2 sind über ein weiteres Zweifach-NAND-Gatter LG 4 miteinander verknüpft, das ausgangsseitig, je nachdem, ob der Aufschlagimpuls AI das Einfach-NAND-Gatter beaufschlagt oder nicht, die Taktimpulse TI, d. h. die Rückwärts- oder Vorwärtszählimpulse RI oder VI, an den Zähler Z legt.

In Fig. 4 sind die zwischen zwei Spannungspegeln L und H alternierenden binären Pulsfolgen RI, VI, AI, UI und TI eingezeichnet, die gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 zur Steuerung des Zündzeitpunktes erforderlich sind.

Im Sinne dieser Erfindung kann auch ein Zähler Z verwendet werden, der für die Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse VI und

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RI jeweils einen Eingang aufweist und der intern nach Maßgabe des Aufschlagimpulses AI zwischen den Vorwärts- und Rückwärtszählimpulsen VI und RI umschaltet.

Zwei Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zündzeitpunktsteuerung, die mit unterschiedlicher Präzision arbeiten, sollen nun beispielhaft beschrieben werden.

In einem ersten, einfachen Beispiel wird ein Vier-Bit-Zähler Z, z. B. CD 4510 von RCA, verwendet, der mit einer Rückwärtszählfrequenz von beispielsweise 16,384 kHz und einer Vorwärtszählfrequenz von beispielsweise 1 Hz über die Logikschaltung LS beaufschlagbar ist. Beim Abschuß wird der Zähler Z auf einen programmierbaren Zählerstand gesetzt und beginnt im 1-Hz-Takt hochzuzählen. Falls kein Aufschlag erfolgt, gibt der Zähler Z nach spätestens 15 see. an einem Übertrag-Ausgang den Zerlegungsimpuls ZI ab. Ein Aufschlag dagegen, der vor der Selbstzerlegung nach spätestens 15 see. eintritt, bewirkt die wesentlich schnellere Rückzählung des Zählers Z im 16,384-kHz-Takt. Erreicht der Zählerstand den Wert Null, so wird ebenfalls am Übertrag-Ausgang ein Zerlegungsimpuls ZI abgegeben und das Zündmittel ZM über den Zündschalter ZS gezündet.

Durch die Wahl der Taktfrequenz, mit welcher der Zähler Z hochgezählt wird (1 Hz], erfolgt eine treppenförmige Änderung der Verzugszeit. Um eine möglichst kontinuierliche Zeitsteuerung zu ermöglichen, ist eine Feinunterteilung der digitalen Sprünge erforderlich. Damit verbunden ist natürlich auch ein höherer Bauelementeaufwand hinsichtlich der Zählerstufen bei gleichzeitiger Wahl einer anderen Betriebsfrequenz für den Oszillator OSZ.

Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung der Zündzeitpunktsteuerung ist weiter zu berücksichtigen, daß je nach Phasenlage

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des Rückwärtszählimpulses RI beim Aufschlag die eingestellte, von der Flugzeit abhängige Verzugszeit maximale Abweichungen aufweist, die der Periodendauer der Rückwärtszählimpulse RI proportional sind und in dem vorgenannten Beispiel bis zu 122 us betragen.

Bei einem zweiten, höheren Genauigkeitsanforderungen genügenden Beispiel kann eine Verfeinerung der Verzugszeit-Stufen und eine Verkleinerung dieser maximalen Abweichungen, z. B. um einen Faktor 16, erfindungsgemäB dadurch erreicht werden, daB statt eines Vier-Bit-Zählers ein Acht-Bit-Zähler, z. B. aus zwei hintereinander geschalteten Schaltkreisen CD 4510 bestehend, verwendet wird, der mit einer Rückwärtszählfrequenz von beispielsweise 524,2B8 kHz und einer Vorwärtszählfrequenz von beispielsweise 16 Hz angesteuert wird. In diesem Fall tritt die Selbstzerlegung je nach Programmierung des Rücksetzzählerstandes nach spätestens 15 see. ein. Durch diese Programmierung kann in vorteilhafter Weise der sich progressiv entwickelnden Verzugszeit eine konstante Zeit, z. B. 85 us, überlagert werden, so daß auch bei Kurztreffern ein Eindringen des Geschosses gewährleistet ist.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

Elektrischer Gesc hoßzünder, der eine Spannungsquelle,
einen Aufschlagdetektor, ein Zeitglied sowie einen
zwischen der Spannungsquelle und einem Zündmittel angeordneten Zündschalter aufweist, wobei das Zeitglied mit dem Aufschlagdetektor und dem Zündschalter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (ZG) einen beim Abschuß auf einen voreinstellbaren Wert rücksetzbaren
Vorwärts-Rückwärtszähler (Z) aufweist, der mit einem
Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse (VI, RI) erzeugenden Pulsgenerator (PG) verbunden und mit den Vorwärtszählimpulsen (VI) beaufschlagbar ist und entweder bei Erreichen eines einstellbaren Zählerstandes einen Zerlegungsimpuls (ZI) abgibt oder daß, ausgelöst durch einen Aufschlagimpuls (AI), der Zähler (Z) mit den an ihm wirksam werdenden Rückwärtszählimpulsen (RI) beaufschlagbar ist und bis auf einen weiteren einstellbaren, den Zerlegungsimpuls (ZI) auslösenden Zählerstand zurückzählt.
2) Elektrischer Geschoßzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Vorwärtszählimpulse
(VI) kleiner ist als die Frequenz der Rückwärtszählimpulse (RI).
3) Elektrischer Geschoßzünder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschuß ein Spannungsgenerator (SG) den Zähler (Z) und den Pulsgene rator (PG) mit einem Startimpuls (SI) beaufschlagt.
4) Elektrischer Geschoßzünder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator (PG) einen die Rück wärtszählimpulse (RI) erzeugenden Oszillator (OSZ) und
einen die Vorwärtszählimpulse (VI) erzeugenden nachgeschalteten Frequenzteiler (FT) aufweist.

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5) Elektrischer Geschoßzünder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator (PG) eine aus logischen Verknüpfungen (LG 1 bis LG 4) bestehende Logikschaltung (LS) aufweist, die den Zähler, durch den Aufschlagimpuls (AI) umschaltbar, entweder mit den Vorwärts- oder mit den Ruckwartszahlimpulsen (VI, RI, TI) ansteuert.
6) Elektrischer Geschoßzünder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (Z) auf einen extern programmierbaren Zählerstand rücksetzbar ist.
7) Elektrischer Geschoßzünder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator (SG) die Spannungsquelle (SQ) beim Abschuß auflädt.

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