DE4034630C2 - Durch Wärmeeinwirkung entsicherbarer Zünder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zünder für ein Sprenggeschoß mit einer durch eine Zündnadel beim Aufschlag initiierba­ ren Detonatorladung in einem Detonatorträger und einem die Zündung der Detonatorladung verhindernden Sicherungselement, das durch Wärmeeinwirkung sprunghaft seine Form und Position verändert. Dadurch soll erreicht werden, daß das Siche­ rungselement zur Gewährleistung einer sogenannten Vorrohr­ sicherheit den Zünder erst nach Durchmessen eines Sicher­ heitsabstandes im freien Flug nach dem Austritt aus dem Waffenrohr entsichert.

Bei einem derartigen, aus der DE-PS 31 26 289-C2 bekannten Zünder wird der Hub der Zündnadel zur Freigabe einer Si­ cherstellung solange durch ein vorbeschriebenes Sicher­ heitselement blockiert, bis dieses durch Wärmeeinwirkung sprunghaft seine Form und Position verändert. Die Erhit­ zung des Sicherungselementes erfolgt hier ausschließlich durch die während des Geschoßfluges erzeugte Luftreibung entlang seiner Außenmantelfläche. Dazu ist es notwendig, in den dem Sicherungselement benachbarten Bereichen Leit­ kanäle für eine Luftströmung vorzusehen und zur Gewährlei­ stung der Luftströmung einen Staudruck zu erzeugen. Ein wirkungsvoller Staudruck bzw. eine intensive Wärmeein­ wirkung durch Luftreibung kann jedoch nur dann gewährlei­ stet werden, wenn die Leitkanäle an der Geschoßspitze eines schnellfliegenden Sprenggeschosses angeordnet sind.

Eine derartige Zünder-Entsicherungsvorrichtung, bei der mittels Luftreibung das Sicherheitselement entsichert wird, läßt sich hingegen nicht bei einem Sprenggeschoß verwirklichen, bei dem der Aufschlagzünder heckseitig angeordnet ist. Insbesondere ist ein zusätzlicher Einbau dieser Entsicherungsvorrichtung in einen Zünder von aus einem Lastengeschoß ausstoßbaren Tochtergeschossen (Bomb­ lets) nicht möglich, weil durch die heckseitige Zünderan­ ordnung und eine vergleichsweise langsame Geschoßgeschwin­ digkeit im Unterschallbereich ein ausreichender Staudruck und eine notwendige Reibungswärme zur Entsicherung des Sicherungselementes nicht erzielbar sind.

Ein Lastengeschoß mit innenseitig angeordneten Bomblets ist beispielsweise aus der DE 38 41 908-A1 und ein Bomb­ letzünder aus der EP 0 284 923-A2 als bekannt zu entnehmen. Bombletgeschosse werden bei der Artillerie eingesetzt und erfüllen den Zweck, gegnerische, insbesondere gepanzerte Verbände in größeren Entfernungen zu bekämpfen. Dazu wer­ den die Bomblets durch das Lastengeschoß über das Zielge­ biet geschossen und dort in einer bestimmten Höhe ausge­ stoßen. Beim Aufprall auf ein Ziel oder auf den Boden, kommen sie zur Wirkung.

Der Zünder des Bomblets wird kurz nach dem Ausstoß aus dem Lastengeschoß entsichert. Dabei wird eine Schraube nach dem Ausstoß mit Hilfe eines Bändchens durch die Luftan­ strömung während des Falles gedreht und ein als Detonator­ träger ausgebildeter Schieber wandert in Scharfstellung. Da die Schraube nun eine axiale Beweglichkeit aufweist und gleichzeitig die Zündnadel darstellt, wird sie bei einem Aufprall des Bomblets auf das Ziel in den Detonator getrie­ ben. Bei einer Kollision in der Luft kann gleiches Auftre­ ten, allerdings ungewollt. Zum Zeitpunkt der Entsicherung fliegen nämlich die einzelnen Bomblets noch in einem rela­ tiv kleinen Abstand zueinander. Dabei kann aufgrund eines unkontrollierten Zusammentreffens der Rotation-, Flieh­ kraft- und Stabilisierungsbewegungen der Bomblets die Kol­ lision in der Luft auftreten. Die Kollision kann eine unge­ wollte Zündung der Wirkladung herbeifügen und weitere Bomb­ lets derartig beeinflussen, daß sie ebenfalls gezündet wer­ den. Die Effektivität der Bomblets wird dadurch herabge­ setzt.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Zünder für ein Sprenggeschoß, insbesondere für ein Bomblet bereit­ zustellen, durch den der Zeitpunkt der völligen Entsiche­ rung nach dem Ausstoß aus einem Lastengeschoß derartig ver­ schoben wird, daß eine durch Kollision hervorgerufene mög­ liche Zündung der Bomblets in der Luft weitgehend ausge­ schlossen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

In vorteilhafter Weise bildet das erfindungsgemäße Siche­ rungselement ein zusätzliches Hindernis zwischen der Zünd­ nadel und dem Detonator, welches ein zu frühes Anstechen des Detonators verhindert und erst die Sicherstellung der Zündnadel dann verläßt, wenn eine Kollisionsgefahr der Bomblets in der Luft nicht mehr besteht.

Das Sicherheitselement besteht aus oder wird gesteuert von einem temperaturreaktiven Memory-Metall. Derartige Memory- Metalle sind bekannt und bestehen aus Legierungen, die bei definierten Temperaturen von einer geometrischen Form in eine andere übergehen. In besonders raumsparender und ein­ facher Weise wird die Energie zur Veränderung der Tempera­ tur des Sicherheitselementes oder seines aus Memory-Metall bestehenden Steuerorganes aus dem benachbarten pyrotechni­ schen Satz der vorhandenen Selbstzerlegereinrichtung des Bomblet-Zünders entnommen. Dieser pyrotechnische Satz brennt während der Fallzeit des Bomblets und liefert nach einigen Sekunden den zur Form- und Lageveränderung des Memory-Metalls erforderlichen Temperatursprung. Das Siche­ rungselement oder sein Steuerorgan werden dadurch in defi­ nierter Weise verformt und heben die Barriere zwischen der Hauptzündnadel und der Detonatorladung auf. Der Zeitpunkt für diesen Vorgang wird maßgeblich durch die geometrische Anordnung und die Werkstoffzusammensetzung des Memory-Me­ talls bestimmt und kann in vorteilhafter Weise so festge­ legt werden, daß die Bomblets sich bereits weit voneinan­ der entfernt haben und gegenseitige Kollisionen nicht mehr auftreten können.

Die Erfindung wird anhand mehrerer in den Zeichnungen dar­ gestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Bombletzünder;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der in der Fig. 1 mit II-II gekennzeichneten Fläche;

Fig. 3, Fig. 5, Fig. 7, Fig. 9, Fig. 11, bis Fig. 14 den Detonatorträger des Zünders gemäß einer in der Fig. 1 mit III-III gekennzeichneten Ansicht mit Anordnungen verschiedener Ausführungsbei­ spiele des Sicherungselementes;

Fig. 4 einen in der Fig. 3 mit IV-IV gekennzeichne­ ten Schnittverlauf;

Fig. 6 einen in der Fig. 5 mit VI-VI gekennzeichne­ ten Schnittverlauf;

Fig. 8 einen in der Fig. 7 mit VIII-VIII gekennzeich­ neten Schnittverlauf;

Fig. 10 einen in der Fig. 9 mit X-X gekennzeichneten Schnittverlauf;

Fig. 15 einen in der Fig. 13 mit XV-XV gekennzeich­ neten Schnittverlauf;

Fig. 16 einen in der Fig. 14 mit XVI-XVI gekennzeich­ neten Schnittverlauf.

Die Fig. 1 verdeutlicht einen Bombletzünder 11, wie er mit Ausnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter dem Akten­ zeichen P 39 25 238.8 bereits vorgeschlagen wurde. Das Zün­ dergehäuse 10 ist dabei mittels eines Halteringes 14 fest auf einem Bombletgehäuse 12 fixiert. Innerhalb des Zünder­ gehäuses 10 ist ein quer zur Mittelachse A des Bombletge­ schosses verschiebbarer Schieber (Detonatorträge 16) mit De­ tonatorladung 18 angeordnet.

Die Darstellung zeigt den Schieber 16 in Sicherungsposi­ tion, wobei die Detonatorladung 18 seitlich aus der geraden Linie zwischen einer Zündnadel 20 und einer im obe­ ren Bombletgehäuse 12 angeordneten Verstärkerladung 22 zur Zündung der Hauptsprengladung 24 heraus verschoben ist und auf der Seite der Zündnadel 20 durch ein innerhalb der Verriegelungskette zuletzt entsicherbares Sicherungse­ lement 100 gesichert ist. Die zentral angeordnete Zündnadel 20 ist über eine Schraubverbindung mit einer als zusätzliche Schlagmasse dienenden, im Zündergehäuse 10 axial verschiebbaren Hülse 26 verbunden. In dargestellter Sicherungsposition ist die Zündnadel 20 in die Hülse 26 eingeschraubt, so daß sich diese nach oben bzw. hinten gegen einen Gehäuseabsatz des Zündergehäuses 10 abstützt. Vorn ragt die Spitze 28 der Zündnadel 20 in einer auf der Oberseite des Schiebers 16 angeordnete Ausnehmung (Sacklochbohrung) hinein und fixiert so den Schieber 16 in Sicherungsposition.

Auf dem aus dem Zündergehäuse 10 herausragenden Ende der Zündnadel 20 ist eine zusammengefaltete Stabilisie­ rungsschlaufe 30 befestigt. Außen auf dem Zündergehäuse 10 umschließend sind jeweils an einem Haltebolzen zwei radial nach außen verschwenkbare, halbkreisförmig gebogene Drall­ bremsflügel 32 befestigt. Um die eingeklappten Drallbrems­ flügel 32 herum ist ein Stabilierungsband 34 gewickelt. Das Stabilisierungsband 34 und die Stabilisierungsschlaufe 30 werden in ihrer aufgewickelten Lage von einer übergestülp­ ten haubenartigen, zweigeteilten Kunststoff-Sicherungsscha­ le 36 festgehalten, die wiederum selbst von einem Feder­ stahl-Sicherungsring 38 in ihrer Position gehalten wird.

Bei ihrem Transport in ein Zielgebiet mittels eines auf große Entfernungen, wie z. B. 30 km, verschießbaren nicht dargestellten großkalibrigen Trägergeschosses, sind die Tochtergeschosse (Bomblets) innerhalb des Träger­ geschosses auf platzsparende Weise als Säulen ineinander­ gestapelt. In der Fig. 1 ist in gestrichelter Darstellung ein solches, das Zündergehäuse 10 völlig überdeckendes Nachbarbomblet 60 angedeutet. Dabei ragt das Zündergehäuse 10 weit in den kegelförmigen Freiraum der Hohlladungsein­ lage des benachbarten Bomblets 60 hinein, wobei maßgeblich das Zündervolumen durch die Größe der Hohlladungseinlage bestimmt wird.

Beim Ausstoß der Bombletgeschosse aus dem Trägergeschoß mittels einer Ausstoßladung über einen Zielgebiet laufen nach Aufhebung der Stapelanordnung innerhalb eines vorbe­ stimmbaren Zeitraumes mehrere Schritte zeitlich nacheinan­ der von der Sicherungsposition des Bombletzünders 11 bis zu seiner Scharfstellung ab:
Zunächst wird äußerlich die Stabilisierungsschlaufe 30 aus ihrer eingefalteten Ruheposition herausgezogen und entfal­ tet. Gleichzeitig lösen sich die beiden Sicherungsschalen 36 mit Federstahl-Sicherungsring 38 vom Zündergehäuse 10 ab und geben das Stabilisierungsband 34 frei. Danach wickelt sich das abwerf­ bare Stabilisierungsband 34 ab und gibt die Drallbremsflügel 32 frei, die aufgrund der rotationsbedingten Fliehkräfte aus­ schwenken und den Drall des nunmehr stabilisiert herabfal­ lenden Bombletgeschosses vermindern.

Nachdem die Stabilisierungsschlaufe 30 entfaltet ist, wirkt ein Drehmoment auf die Zündnadel 20, die sich um einen Längshub nach hinten aus der Hülse 26 heraus­ schraubt. Dabei hebt sich die Spitze 28 der Zündnadel 20 aus der Ausnehmung im Schieber 16 heraus und der Schieber 16 kann sich - sofern er dafür von separat wirkenden weiteren Si­ cherungsmitteln freigegeben ist - in eine Position ver­ schieben, in der das Sicherungselement 100 zwischen der Zündnadel 20 und der Detonatorladung 18 angeordnet ist und als Barriere die Detonatorladung 18 gegen das Anstechen der Zündnadel 20 sichert.

Diese Position des Schiebers 16 ist in der Fig. 2 darge­ stellt. Zuvor war es noch notwendig, durch Fliehkraftwir­ kung die beiden Sicherungsbolzen 80 aus der Ausnehmung 82 bzw. Längsnut 84 gegen die Kraft der doppelarmigen Drahtfe­ der 92 herauszudrücken, um durch Fliehkraftwirkung und die Kraft der Feder 40 den Schieber 16 in die vorbeschriebene Position zu verschieben. Als weiteres Sicherungsmittel haben dabei die aus der Blindlochbohrung herausgedrehte Zündnadel 20 und der von den Drallbremsflügeln 32 frei­ gegebene, auf dem Schieber 16 befestigte Sicherungsstift 62 das Verschieben des Schiebers 16 ermöglicht.

Am Ende des Verschiebevorganges des Schiebers 16 wird eine der Detonatorladung 18 und dem Sicherungselement 100 be­ nachbarte und im Schieber 16 angeordnete Selbstzerlegerla­ dung, bestehend aus Anzündelement 44, Verzögerungssatz 46, Verstärkungssatz 48 und Sprengsatz 50 durch eine seit­ lich im Zündergehäuse 10 angeordnete flache zweite Zündna­ del 42 initiiert. Der Schieber 16 wird dabei durch eine in der Federscheibe 52 integrierte hochgebogene Federzunge 54 arretiert, die in eine entsprechende Ausnehmung 56 in der Unterseite des Schiebers 16 eingreift.

Dadurch, daß das Sicherungselement 130 (Fig. 13 bis 16) oder die in den Fig. 3 bis 12 dargestellten Befestigungs­ organe 102, 112, 122 der Sicherungselemente 100, 110, 120 aus einem temperaturreaktiven Memory-Metall bestehen, das in bekannter Weise erst nach einer bestimmten Wärmeeinwir­ kung sprunghaft seine Form und Position zur Entsicherung der Zündnadel 20 verändert, blockiert jedoch jedes Sicherungselement 100, 110, 120, 130 die Zündnadel 20 solange, bis eine definierte Temperatur, die aus der Abbrandwärme des benachbarten pyrotechnischen Verzöge­ rungssatzes 46 erzeugt wurde, erreicht ist.

Memory-Metalle mit Formgedächtnis werden in der Technik bereits eingesetzt. In einem diesbezüglichen im "Expert- Verlag", 7044 Ehningen, 1988 erschienenen Sonderdruck aus dem Themenband "Legierung mit Formgedächtnis, Kontakt und Studium, Band 259" werden spezielle Eigenschaften und Wir­ kungsweisen von Formgedächtnis-Legierungen beschrieben, so daß hier eine Kommentierung entbehrlich ist.

Der Zeitpunkt für die zur Entsicherung der Zündnadel 20 und Scharfstellung des Bomblet-Zünders 11 notwendige Form- und Lageänderung wird maßgeblich von der Werkstoffzusammen­ setzung und von der Geometrie des Memory-Metalls bestimmt.

Nach zwei unterschiedlichen, in den Fig. 1 bis 10 darge­ stellten Ausführungsbeispielen können die Sicherungselemen­ te 100, 110 ein durch Fliehkraft verschiebbarer flacher Streifen 106, 116 sein und beispielsweise aus Blech oder Kunststoff bestehen. Das Halte- bzw. Befestigungsorgan 102, 112 kann aus einem sprunghaft unter Wärmeeinwirkung seine Form verändernden Draht- oder Metallstreifen bestehen.

Die Fig. 3, 4, 7 und 8 zeigen die Sperrpositionen der Si­ cherungselemente 100, 110, in welchen die Detonatorladung 18 gegenüber der Zündnadel 20 abgeschirmt wird, und die Sicherungselemente 100, 110 dabei von jeweiligen Befestigungsor­ ganen 102, 112 gehalten werden. Das Befestigungsorgan 102 greift zur Sicherstellung der Sperrposition des Sicherungs­ elementes 100 in eine beispielsweise als Bohrung ausgebil­ dete Ausnehmung 104 des Schiebers 16 ein, während das Be­ festigungsorgan 112 für die gleiche Funktion einen am Deto­ natorträger 16 angeordneten Vorsprung 114 hintergreift. Bei beiden Ausführungsbeispielen geben die Befestigungs­ organe 102, 112 nach Formänderung durch Wärmeeinwirkung das jeweilige Sicherungselement 100, 110 aus dem fixie­ renden Eingriff frei, so daß jedes Sicherungselement 100, 110 unter der Fliehkraftwirkung die Sperrstellung gegenüber der Zündnadel 20 durch seitliches Verschieben aufgibt.

Bei der Freigabe verformt sich das Befestigungsorgan 102 derartig, daß sein freies Ende aus der Ausnehmung 104 hochgeschwenkt wird, während die beispielsweise doppelt ausgeführten Befestigungsorgane 112 für den Loslösevorgang ihre gekrümmten Stellungen aufgeben und die freien Enden sich aufeinander zu bewegen.

Die Fig. 11 und 12 verdeutlichen, daß das streifenartige Sicherungselement 120 durch die Formänderungskraft des Befestigungsorganes 122 aus der Position 125 der Sicher­ stellung zwischen der Zündnadel 20 und der Detonatorladung 18 auch seitlich herausschwenken kann. Das Befestigungsorgan 122 führt dabei eine Schwenkbewegung um seinen Befesti­ gungspunkt am Schieber 16 durch. Das Sicherungselement 120 kann dabei auch aus zwei streifenartig ausgebildeten Tei­ len 124, 126 bestehen, wobei jedes Teil mit einem separa­ ten Befestigungsorgan 122.1, 122.2 aus Memory-Metall ver­ bunden ist.

Die Fig. 13 bis 16 lassen erkennen, daß das Sicherungsele­ ment 130 selbst aus Memory-Metall besteht und nach Formän­ derung durch Wärmeeinwirkung den Weg der Zündnadel 20 zur Detonatorladung 18 freigibt. Das Sicherungselement 130 be­ steht dabei aus einem nicht geschlossenen Memory-Metall- Drahtring, der am Schieber 16 auf nicht näher dargestellte Weise, beispielsweise in einer V-förmig geöffneten Ringnut 132 befestigt ist und bei dem Entsicherungsvorgang sich im Durchmesser derartig aufweitet, daß er außenseitig von ei­ ner koaxialen Bohrung 134 des Schiebers 16 zentriert wird und innenseitig den Durchlaß der Zündnadel 20 für den Anstechvorgang der Detonatorladung 18 freigibt.

Claims (9)

1. Zünder für ein Sprenggeschoß mit einer durch eine Zündnadel (20) beim Auf­ schlag initiierbaren Detonatorladung (18) in einem Detonatorträger (16) und einem die Zündung der Detonatorladung (18) verhindernden Sicherungselement (100, 110, 120, 130), das durch Wärmeeinwirkung sprunghaft seine Form und Position verändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungs­ element (100, 110, 120, 130) als Barriere zwischen der Zündnadel (20) und der Detonatorladung (18) und benachbart zu einem Verzögerungssatz (46) einer Selbstzerlegereinrichtung angeordnet ist, dessen aus dem Abbrand resultierende Wärme eine Positionsänderung des Sicherungselementes (100, 110, 120, 130) zur Aufhebung der Barriere bewirkt.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (130) selbst oder ein Befestigungs- oder Halteorgan (102, 112, 122) des Sicherungselementes (100, 110, 120) aus einem temperaturreaktiven Memory-Metall besteht.

3. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (100, 110) ein durch Fliehkraft verschiebbarer flacher Streifen, beispielsweise aus Blech oder Kunstoff, ist, und das Halteorgan (102, 112) aus einem sprunghaft unter Wärmeeinwirkung seine Form verändernden Draht- oder Streifen aus Memory-Metall ausgebildet ist.

4. Zünder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteorgan (102, 112) einen am Detonatorträger (16) angeordneten Vorsprung (114) hintergreift oder in eine entsprechende Ausnehmung (104) eingreift und nach Formänderung durch Wärmeeinwirkung diesen, das Sicherungselement (100, 110) fixierenden Eingriff freigibt.

5. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (120) durch die Formänderungskraft des Befestigungsorganes (122) aus der Position (125) der Sicherungsstellung zwischen Zündnadel (20) und Detonatorladung (18) seitlich herausschwenkbar ist.

6. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (120) aus zwei streifenartigen Teilen (124, 126) besteht und jedes Teil ein separates Befestigungsorgan (122.1, 122.2) aus Memory-Metall ausweist.

7. Zünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (130) selbst am Detonatorträger (16) oder Zündergehause (10) befestigt ist und aus Memory-Metall besteht, und nach Formänderung durch Wärmeeinwirkung den Weg der Zündnadel (20) zur Detonatorladung (18) freigibt.

8. Zünder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (130) aus einem am Detonatorträger (16) befestigten Drahtring aus Memory-Metall besteht.

9. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Anordnung an einem Tochtergeschoß (Bomblet).