CH660079A5 - Sicherungseinrichtung an einem geschosszuender. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Sicherungseinrichtung ist aus der DE-PS 1 578 496 bekannt. Als zweites Sicherungselement zur s Gewährleistung der sog. Vorrohrsicherheit (Scharfstellung des Zünders erst nach Durchmessen eines Sicherheitsabstandes im freien Geschoss-Flug vor der Mündungsöffnung des Abschuss-Waffenrohres) ist dort ein Schmelzkörper vorgesehen, der mit seiner Stirnfläche während des Geschoss-lo Freifluges der Staudruckwärme ausgesetzt ist. Wenn er bis auf Schmelztemperatur erhitzt ist, ermöglicht er den Vorschub eines federbelasteten Stempels, womit der Zünder in Scharfstellung übergeht.

Nachteilig an dieser Sicherungseinrichtung ist insbeson-is dere, dass die über den Schmelzkörper erfolgende Entriegelung des zweiten Sicherungselementes konstruktiv schwierig definierbar ist, weil der Schmelzkörper im Zuge seiner Erwärmung vor dem endgültigen Wegschmelzen zunächst eine plastische Konsistenz aufweist, in der er kein Konstruk-20 tionsteil mit definierten mechanischen und geometrischen Eigenschaften mehr darstellt und auch keine eindeutige Verriegelungsfunktion mehr gewährleistet; während das Material bei weiterer Erhitzung des Schmelzkörpers sich schliesslich unvorherbestimmbar im Funktionsbereich des 25 zweiten Sicherungselementes des Zünders ablagern und dort zu Funktionsstörungen führen kann. Ein weiteres Kriterium, das gegen den Einsatz von Schmelzsicherungen spricht, ist die relativ leichte Möglichkeit schwer aufzudeckender Sabotageakte.

30 Aus der US-PS 2 937 596 ist eine Sicherungseinrichtung bekannt, bei der die Luftstaudruck-Erwärmung während des Geschoss-Freifluges zum Verdampfen einer Flüssigkeitsfüllung in einem Ausdehnungsgefäss herangezogen wird, das ein kolbenförmiges Kontaktstück für das Schliessen eines 3s elektrischen Stromkreises gegen die Kraft einer Rückstellfeder mit einstellbarer Vorspannung verschiebt. Nachteilig bei dieser Sicherungseinrichtung ist insbesondere der apparative Aufwand und die grundsätzlich störanfällige Arbeitsweise eines solchen flüssigkeitsgefüllten Dehnungsgefässes; 40 aber auch die schlecht definierte, da gleitende Kontaktgabe, weil die voreinstellbare Federspannung lediglich bestimmt, nach Erreichen welchen Mindestdruckes die Verdampfung der Flüssigkeitsfüllung im Dehnungsgefäss zum Beginn der Kontaktverschiebung führt, auf eine definierte Kontaktgabe 45 bei definierten Erhitzungsgegebenheiten jedoch danach keinen Einfluss mehr hat.

In Erkenntnis dieser Mängel bei herkömmlichen Sicherungseinrichtungen, deren zweites Sicherungselement während des Geschoss-Freifluges luftstaudruck-erwärmungsbe-50 dingt entriegeln soll, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung gattungsgemässer Art derart auszulegen, dass eine eindeutige Entriegelungsfunktion für die Scharfstellung des Zünders bei Erreichen einer definiert vorgegebenen Temperatur an der Entriegelungsein-55 richtung mittels eines nicht nur vor sondern auch nach Ansprechen auf diese kritische Temperatur definierte mechanische Gegebenheiten aufweisenden Konstruktionselementes sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass 60 bei der Sicherungseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 die Entriegelungseinrichtung des zweiten Sicherungselementes gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgestattet ist.

Durch diese Lösung ist sichergestellt, dass keine undefi-65 nierten, schleichenden Funktionen im Zuge der Entriegelung des zweiten Sicherungselementes auftreten, die Scharfstellung des Zünders also erst bei definiert vorgebbarer Erwärmung des massgeblichen Entriegelungs-Konstruktionsele-

3

660 079

mentes und dann schlagartig eintritt; wobei dieses Konstruktionselement auch danach wieder definierte geometrische und mechanische Eigenschaften aufweist, also konstruktive Funktionen z.B. später bei der Geschoss-Zündung im Ziel oder zur Selbstzerlegung übernehmen kann.

Als solches Konstruktionselement könnte grundsätzlich beispielsweise ein Bimetall mit Umschlag-Schnappverhalten Einsatz finden, in dem sich bei Temperaturanstieg Biegespannungen aufbauen, die erst bei Überschreiten einer konstruktiv vorgegebenen definierten Temperatur zu einem Umschnappen aus einer ersten geometrischen Konfiguration in eine zweite, beispielsweise zu schlagartigem Übergang von einer Krümmungsrichtung zur entgegengesetzten Krümmungsrichtung, führt, um die bis dahin sichergestellte Verriegelung freizugeben und somit ein Einfahren der Sprengkapsel in die Zünder-Wirkungslinie freizugeben oder zu bewirken. Günstiger ist es jedoch, für dieses Konstruktionselement innerhalb des zweiten Sicherungselements gemäss dem weiterbildenden Anspruch 2 ein Material mit Formerinnerungsvermögen (sog. «Memory-Legierung») anzuwenden, das, wie als solches bekannt (vgl. z.B. H. Rissmann in METALL 28. Jg. H 10 S. 976-978 ; L. Delaey u.a. in METALL 31. Jg. H 12 S. 1325-1331), bei Überschreiten einer materialspezifisch vorgebbaren Gefügeumwandlungstempe-ratur aus einer bei der Herstellung eingeprägten geometrischen Form infolge Freisetzens von Formerinnerungs-Kri-stallgitterkräften in eine ursprünglich gegebene geometrische Form übergeht. Bei dieser Formänderung kann es sich je nach den Vorbehandlungsgegebenheiten während der Herstellung dieses Konstruktionselementes um vorrangig eindimensional oder zweidimensional wirkende Vergrösserungen oder Verkleinerungen (Längung oder Kürzung eines Zylinders bzw. Aufweitung oder Schrumpfung des Innen- oder Aussendurchmessers eines Ringes) handeln, oder aber um Torsionserscheinungen oder Biegeerscheinungen. Der besondere Vorteil der Verwendung von Material mit Formerinnerungsvermögen für das temperaturabhängig wirkende Konstruktionselement in dem zweiten Sicherungselement einer Geschosszünder-Sicherungseinrichtung liegt darin, dass bei Überschreiten der Umwandlungstemperatur auch mit kleinbauendem Konstruktionselement vergleichsweise grosse Kräfte freigesetzt werden, da es sich bei diesen Kräften um das Auswirken von Kristallgitterkräften handelt, so dass auf engstem Raum definierte mechanische Vorgänge auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen - beispielsweise Riegelverschiebung auch unter Einfluss beschleunigungsbedingt oder erwärmungsbedingt vergrösserter Reibungskoeffizienten - schlagartig ausgelöst und durchgeführt werden können; wobei weiterhin konstruktiv von Vorteil ist, dass das Konstruktionselement aus diesem Material nicht nur vor sondern auch nach Eintritt der Formumwandlungsvorgänge die weitgehend gleichen mechanischen Eigenschaften und jeweils definiert vorgebbare geometrische Konfigurationen aufweist, also auch nach Wirksamwerden der temperaturabhängig ausgelösten Umwandlungsvorgänge weiterhin ein voll funktionstüchtiges Konstruktionselement im Geschoss-Zünder zur Verfügung steht. Das Einsetzen der Formumwandlung kann über die Wärmeeinleitung mittels Kopplungselementen, nämlich in Hinblick auf die Wärmeübergangsgegebenheiten und in Hinblick auf die Wärmeaufnahme-Flächen bezogen auf das Volumen des Umwandlungsmaterials, konstruktiv beeinflusst werden; wobei insbesondere durch grosses Verhältnis von Wärmeübergangsfläche zu Volumen des Konstruktionselementes aus Material mit Formerinnerungsvermögen die rasche und angenähert homogene Aufheizung des gesamten Gefüges im Interesse praktisch schlagartiger Kristallgitterumwandlung und somit Formänderung sicherstellbar ist.

Gemäss der Realisierung nach Anspruch 3 kann auch im Rahmen der erfindungsgemässen Sicherungseinrichtung innerhalb des zweiten Sicherungselements eine Entriegelungseinrichtung entsprechend derjenigen nach der DE-PS 1 578 496 vorgesehen sein, also eine zünderfeste federbelastete Abstützung eines Bolzens über ein kreisförmiges, der Luftreibungserhitzung ausgesetztes Konstruktionselement als Entriegelungseinrichtung im Bereiche des Zünder-Vorderteiles. Jedoch weist diese ringförmige Entriegelungseinrichtung nun nicht mehr nur eine Verriegelungsfunktion auf, sondern nach Freigabe der Formerinnerungskräfte infolge Überschreitens der Umwandlungstemperatur dient der infolge verkleinerten Aussendurchmessers nun nicht mehr in Verriegelungsstellung abgestützte Ring selbst als Vorschub-Anschlag des unter Einfluss der Druckfeder vorgeschobenen Bolzens und damit als Druckübertragungselement für die spätere Auslösung des dann scharfgestellten Zünders.

Die abgewandelte Ausführungsform nach Anspruch 4 weist insbesondere den Vorteil kleinerer radialer Abmessungen der Entriegelungseinrichtung für das zweite Sicherungselement bei gleichzeitig vergrösserter Funktionssicherheit auf, weil nicht mehr durch eine radial wirkende Entriegelung ein Vorschubelement freigegeben werden muss, sondern unmittelbar die Axialverkürzung der Entriegelungseinrichtung aus Material mit Formerinnerungsvermögen die federbelastete Axialbewegung zum Entsichern freigibt.

Die Weiterbildung gemäss Anspruch 5, also den axial schrumpfenden Stempel innerhalb des zweiten Sicherungssystems nicht nur zur Freigabe dessen Entriegelung, sondern auch zum Aufbringen der Entriegelungskraft selbst einzusetzen, weist den ganz wesentlichen zusätzlichen sicherheitstechnischen Vorteil auf, - im Einklang mit dem Nato-Standardisierungsübereinkommen über allgemeine Konstruktionsrichtlinien und -merkmale für die Sicherheit von Muni-tions-Zündsystemen - für die Entriegelung des zweiten Sicherungselementes keiner Vorrichtung mehr zu bedürfen, die gespeicherte Energie in Form einer gespannten Feder nach abschussbedingter Teilentsicherung oder gar in Zünder-Sicherstellung beinhaltet. Denn die zur Formänderung führenden, bei Überschreiten der Umwandlungstemperatur freigesetzten Kristallgitterkräfte werden nun unmittelbar zur Freigabe des Einschwenkens der Sprengkapsel in die Zündlinie herangezogen, bzw. können im Rahmen dieser Weiterbildung zur erfindungsgemässen Lösung auch - etwa durch Freisetzen von Torsionsbewegungen im Zuge der Formerin-nerungs-Umwandlung - sogar unmittelbar selbst zum Einschwenken der Sprengkapsel in die Zündlinie ausgenutzt werden.

Aus der DE-PS 1 578 496 ist es als solches bekannt, zum Aufheizen des entsprechenden Konstruktionselementes der Entriegelungseinrichtung während des freien Geschoss-Fluges die Staudruck-Luftströmung im Bereiche des Zünder-Vorderteiles unter dessen hohlkegelstumpfförmige Mantelfläche eintreten zu lassen und nach Strömungsführung durch Leitkanäle durch diese Wandung wieder austreten zu lassen. Gemäss den Weiterbildungen nach Anspruch 6 oder Anspruch 7 fördert es die Eigensicherheit eines mit derartigem Zünder ausgestatteten Geschosses, wenn solche zur thermischen Aktivierung der Entriegelungseinrichtung des zweiten Sicherungselements dienenden Leitkanäle erst für die Luftdurchströmung freigegeben werden, wenn sie abschussbedingt, insbesondere also im Zuge der Entriegelungswirkung des ersten Sicherungselements, freigegeben wurden.

Insbesondere in Zusammenhang mit dieser zusätzlichen Sicherungsmassnahme kann zweckmässigerweise gemäss Anspruch 8 vorgesehen sein, das aus Material mit Formungs5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

I

660079

erinnerungsvermögen (Memory-Metall) bestehende Entrie-gelungs-Konstruktionselement des zweiten Sicherungssy-stemes durch eine stationäre Lufthülle thermisch isoliert im Zünder anzuordnen und erst infolge der Abschuss-Beschleu-nigung - beispielsweise im Zuge der Öffnung der Luftströ-mungs-Leitkanäle - an Wärmeaufnehmer oder Wärme-koppler thermisch anzuschliessen, so dass blosse Umgebungserhitzung des an sich sichergestellten Zünders (beispielsweise als Folge eines Depotbrandes) noch nicht zur kritischen Erwärmung auf Umwandlungstemperatur führen kann und dadurch auf jeden Fall bis zum Auftreten einer Abschuss-Beschleunigung (Entriegelung des ersten Sicherungselementes) das thermisch ansprechende zweite Sicherungselement zuverlässig verriegelt bleibt.

Gemäss der Weiterbildung nach Anspruch 9 kann die erfindungsgemässe Sicherungseinrichtung vorteilhafterweise zugleich auch dafür herangezogen werden, bei selbstzerlegender Munition (etwa Übungsmunition oder auf fliegende Ziele einzusetzende Munition) die Selbstzerlegungs-Entrie-gelung zeitabhängig nach Eintritt der Scharfstellung des Zünders zu entriegeln und damit die Selbstzerstörung zur Unschädlichmachung der Munition einzuleiten. Diese funktionelle Kopplung an die Zünder-Scharfstellung durch Einrichtung der Zündlinie erfolgt zweckmässigerweise durch eine thermische Serienschaltung gemäss Anspruch 10, wodurch sichergestellt ist, dass die Selbstzerlegung erst ausserhalb der Vorrohr-Sicherheitsdistanz, also im freien Geschoss-Flug in unkritischer Entfernung vom Abschuss-Waffenrohr, eintreten kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche vereinfacht dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen zur erfindungsgemässen Lösung und ihren Weiterbildungen ; wobei für das aus Form-erinnerungsmaterial bestehende Konstruktionselement der Entriegelungseinrichtung für das zweite Sicherungselement und für eine etwaige Selbstzerlegungs-Auslösung hinsichtlich der ausgenutzten Formänderungsvorgänge und hinsichtlich der konstruktiven Geometrie die zeichnerisch dargestellten Lösungsvorschläge in erster Linie nur Prinzipbeispiele darstellen, die insbesondere nach den Aufheizungsgegebenheiten in der Staudruck-Luftströmung und nach den Wärmeübertragungsgegebenheiten Gegenstand vielfältig geometrisch abgewandelter Ausführungsformen sein können. Es zeigt:

Fig. 1 im Mittelängsschnitt einen - hier drallstabilisierten - Munitionsartikel mit aufgesetztem Zünder aber ohne Treibladung,

Fig. 2 einen Zünder mit thermisch auslösbarer Schrumpfring-Entriegelungseinrichtung seines zweiten Sicherungselements, bei Luftströmungsfreigabe vom ersten Sicherungselement her, in Sicherstellung,

Fig. 3 den Zünder gemäss Fig. 2 nach Auslösung des ersten Sicherungselementes,

Fig. 4 den Zünder gemäss Fig. 2/Fig. 3 nach Entriegelung seines zweiten Sicherungselements

Fig. 5 in Abwandlung des Zünders gemäss Fig. 2 bis Fig. 4 einen Zünder mit Schrumpfkolben-Entriegelungseinrichtung für sein zweites Sicherungselement in Zünder-Sicherstellung,

Fig. 6 den Einbau der Entriegelungseinrichtung mit einem Konstruktionselement aus Metall mit Formerinnerungsvermögen in das zweite Sicherungselement eines Zünders gemäss Fig. 5,

Fig. 7 in Abwandlung der Ausgestaltung des zweiten Sicherungselements gemäss Fig. 2 bzw. Fig. 5 einen Zünder, der innerhalb seines zweiten Sicherungselements keiner Federkraft für die Entriegelung zur Zündlinien-Freigabe bedarf, in thermischer Serienschaltung zum zweiten Sicherungselement

Fig. 8 den Zünder gemäss Fig. 7 bei entriegeltem zweitem Sicherungselement aber noch nicht freigegebenem Selbstzer-legungs-Entriegelungsglied und

Fig. 9 in vergrösserter Detaildarstellung einen Ausschnitt aus Fig. 7/Fig. 8, jedoch bei freigegebenem Selbstzerlegungs-Entriegelungsglied.

Fig. 1 zeigt im Axiallängsschnitt ein Geschoss 1 mit in seine Stirnöffnung 2 eingesetztem Zünder 3. Beim dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Sprenggeschoss, also um eine im wesentlichen ganz mit Sprengstoff 4 gefüllte Geschosshülle 5, die für den Abschuss des Geschosses 1, hinter einem Führungsband 6 für Hervorrufen des Stabilisierungsdralles im Zuge des Vortriebes durch ein mit entsprechendem Drallzug versehenes Waffenrohr, mit einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Treibladungshülse auszustatten ist.

Bei entsichertem, also scharfgestelltem Zündsystem bewirkt ein etwa auf Zielannäherung oder auf Aufschlag ansprechender Auslösungsmechanismus 7 das Anstechen einer Sprengkapsel 8, die ihrerseits eine Übertragungsladung 9 initiert, um den Sprengstoff 4 zu zünden und somit im Ziel die Splitterwirkung der Geschosshülle 5 und die Sprengstoff-Gasschlagwirkung auszulösen.

Damit der Sprengstoff 4 nicht schon bei der Handhabung des Geschosses 1 vor dem Abschuss bzw. beim oder unmittelbar nach dem Abschuss zündet, enthält der Zünder 3 eine mehrfach wirkende Sicherungseinrichtung 10, die die Zünder-Wirkungskette über die Sprengkapsel 8 und Übertragungsladung 9 auf den Sprengstoff 4 erst ermöglicht, wenn aufgrund wenigstens zweier voneinander unabhängiger umweltbedingter physikalischer Erscheinungen feststeht, dass der Abschuss des Geschosses 1 im Waffenrohr (in der Zeichnung nicht dargestellt) stattgefunden und das Geschoss 1 auch die Waffenrohrmündung verlassen und eine die Rohrsicherheit gewährleistende Sicherheitsstrecke vor der Mündung durchflogen hat.

In Fig. 2 ist eine solche Sicherungseinrichtung 10 detaillierter dargestellt. Als die Abschuss- und Rohrsicherheit gewährleistendes erstes Sicherungselement 11 findet darin ein sog. doppeltes Rückschiessbolzensystem 12 Anwendung, das in Sicherstellung (Fig. 2) einen Schwenkhebel 13 zunächst arretiert. In der Sicherstellung steht der Schwenkhebel 13 formschlüssig mit einer Verriegelungshülse 15 in Eingriff, die in den Rotor 14 oder ein damit verbundenes Bauteil eingreift, um zunächst noch ein Einschwenken des Rotors 14 in die beschriebene Zündlinie zu verhindern. Im Inneren der Verriegelungshülse 15 ist die Anstichnadel 16 geführt, die in Sicherstellung des Zünders 3 ebenfalls ein Einschwenken des Rotors 14 in die Scharfstellung blockieren würde.

Beim Abschuss des Geschosses 1 aus einem Waffenrohr bewirkt die starke und andauernde Beschleunigung unter Einwirkung der Treibladung, dass das erste Sicherungselement 11 für Teil-Entsicherung des Zünders 3 entriegelt, indem beim doppelten Rückschiessbolzensystem 12 zunächst der erste Bolzen 17 aufgrund seiner Masseträgheit gegen die Wirkung einer Feder 18 zurückgleitet, woraufhin eine Sperrkugel 19 freigegeben wird und auch der zweite Bolzen 20 infolge seiner Masseträgheit im vorbewegten Geschoss-Zünder 3 gegen die Wirkung einer Feder 21 zurückgleiten kann und einen Sperrstift 22 aus dem Schwenkhebel 13 herauszieht, der damit unter Einfluss (Fig. 3) einer Schwenkfeder 23 ausser Eingriff mit der Verriegelungshülse 15 gerät. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird diese damit unter Einfluss einer

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

SO

55

60

65

5

660 079

Feder 24 bis zum Eingriff eines Anschlages 25 aus der Sperrstellung für den Rotor 14 herausgehoben, der danach nur noch durch den verbleibenden Eingriff der Anstichnadel 16 an einem Einschwenken in die Zünd-Wirkungslinie gehindert ist.

Mit dieser abschussbedingten Freigabe der Verriegelungshülse 15 durch das erste Sicherungselement 11 wird die Bodenfläche 26 eines kegelstumpfförmigen Zünder-Vorder-teiles 27 von einer Dichtfläche 28 abgehoben, um Austrittsöffnungen 29 von Luft-Leitkanälen 30 freizugeben, die geneigt zur Zünder-Längsachse 31, (Fig. 4) von einem Verteilraum 32 ausgehend und azimutal gegeneinander versetzt, durch das kegelstumpfförmige Zünder-Vorderteil 27 verlaufen. In der Kegelstumpf-Stirnfläche 33 sind Öffnungen 34 ausgebildet, durch die im freien Fluge des Geschosses 1 ausserhalb des Waffenrohres unter Wirkung des Staudruckes Luft in den Verteilraum 32 eintreten kann, um daraufhin durch die Leitkanäle 30 zu strömen und an der Kegelstumpf-Bodenfläche 26 wieder auszutreten.

In diesem kegelstumpfförmigen Zünder-Vorderteil 27 ist die in der Verriegelungshülse 15 und damit diesem Vorderteil 27 gegenüber koaxial verschiebbare Anstichnadel 16 von einer Feder 35 belastet in Richtung auf die Zünder-Spitze (Kegelstumpf-Stirnfläche 33) abgestützt, indem der Stützteller 36 einer Nadelhalterung 37 unter Zwischenlage eines Radial-Schrumpfringes 38 mit kegelstumpfförmiger Aussen-mantelfläche 39 gegen eine umlaufende Stützschulter 40 anliegt.

Der Schrumpfring 38 liegt im Bereiche des Verteilraumes 32 im Strömungsweg der durch die Öffnungen 34 eintretenden und die Leitkanäle 30 durch die Austrittsöffnungen 29 wieder verlassenden Staudruck-Luftströmung, so dass im freien Flug des schnell fliegenden Geschosses 1 aufgrund der Luftreibung entlang der Aussenmantelfläche 39 eine rasche, starke Erhitzung des Schrumpfringes 38 erfolgt.

Der Radial-Schrumpfring 38 wirkt als Entriegelungseinrichtung 41 eines zweiten Sicherungselements 42, mittels dessen unter Einfluss der am Schrumpfring 38 auftretenden Luft-Reibungswärme im Geschoss-Freiflug die Zündkette für Scharfstellung entriegelt wird. Dafür weist die Entriegelungseinrichtung 41 in Form des Schrumpfringes 38 ein Material auf, das bei Überschreiten einer definierten Temperatur schlagartig eine vorgegebene Formänderung erfährt, hier eine radiale Schrumpfung auf einen kleineren Aussen-durchmesser. Dafür eignet sich insbesondere das eingangs beschriebene Material mit Formerinnerungsvermögen (sog. «Memory»-Legierungen), das bei Überschreiten einer Umwandlungstemperatur Kristallgitter-Kräfte freisetzt, die diesen Körper zwingen, wieder eine vorher gegebene geometrische Form anzunehmen. Diese Formumwandlung -nämlich radiale Schrumpfung des Ringes 38 - setzt bei Überschreiten der Umwandlungstemperatur praktisch schlagartig ein, weil der Ring 38 mit konischer Aussenmantelfläche 39 im Verhältnis zum Ringvolumen eine grosse der Luftrei-bungs-Erhitzung ausgesetzte Wirk-Aussenfläche aufweist, im Ring 38 selbst also nur geringe Temperaturunterschiede auftreten.

Die Handhabungssicherheit, Rohrsicherheit und Vorrohr-sicherheit des Zünders 3 ist also dadurch gewährleistet, dass das erste Sicherungselement 11 nur infolge der Abschussbeschleunigung im Waffenrohr ausgelöst wird, woraufhin erst durch Freigabe der Austrittsöffnungen 29 - also durch Vorschieben der vom Schwenkhebel 13 freigegebenen Verriegelungshülse 15 mit daran befestigtem Zünder-Vorderteil 27 -das zweite Sicherungselement 42 in Funktionsbereitschaft gesetzt wird, dessen Entriegelungseinrichtung 41 erst nach für die Aufheizung des Materials mit Formerinnerungsvermögen hinreichender Geschoss-Freiflugzeit auslöst, indem der Ring 38 auf einen solchen Durchmesser schrumpft, dass die gespannte Feder 35 ihn im Freiraum zwischen der Stützschulter 40 bis zur Anlage gegen eine Prallplatte 43 vorschieben kann. Damit wird die Anstichnadel 16 aus der Arretierungsöffnung im Sprengkapsel-Rotor 14 herausgezogen, die nun - bei drallstabilisierten Geschossen 1 unter Fliehkrafteinwirkung, bei flügelstabilisierten Geschossen 1 unter Einwirkung einer gespeicherten Kraft wie etwa derjenigen der Schwenkfeder 23 mittels des Schwenkhebels 13 - in die Zündlinie eingeschwenkt werden kann, womit der Zünder 3 dann scharfgestellt ist (Fig. 4). Die Anstichnadel 16 ist nun über ihren Stützteller 13 und den geschrumpften Ring 38 unmittelbar axial gegen die Prallplatte 43 abgestützt, so dass bei Auftreffen des vorderen Bereiches des Zünders 3 auf ein Ziel die Anstichnadel 16 die infolge eingeschwenkten Rotors 14 vor ihrer Spitze liegende Sprengkapsel 8 (s.a. Fig. 1) und über diese die Übertragungsladung 9 und damit die Sprengstoff-Füllung des Geschosses 1 zündet.

Damit werden, wie es die einschlägigen Sicherheits-Kon-struktionsvorschriften fordern, zwei ab Abschuss des Geschosses 1 voneinander unabhängig wirksam werdende Umweltkriterien ausgenutzt, um das Geschoss 1 erst nach Durchfliegen einer Sicherheitszone vor der Waffenrohrmün-dung scharfzustellen. Das zweite Sicherheitskriterium für diese Scharf Stellung ist das Überschreiten einer definierten, relativ hohen Temperatur, die praktisch nur im Geschoss-Freiflug aufgrund der Staudruckwirkung der die Leitkanäle 30 durchströmenden Luft hervorgerufen wird, wobei diese Leitkanäle 30 überhaupt erst zur Luftdurchströmung freigegeben werden, wenn das erste Sicherungselement 11 abschussbedingt ausgelöst hat.

Die Zeitspanne bis zum Entriegeln des zweiten Sicherungselements 42 lässt sich, ausser über die Materialwahl und die damit zusammenhängende Umwandlungstemperatur-Vorgabe für die Entsicherungseinrichtung 41 in Form des Schrumpfringes 32, insbesondere auch über die Schrumpfring-Wandstärke vorgeben, also über das Zeitverhalten des Eindringens der luftreibungsbedingten Erwärmung von der Aussenmantelfläche 39 ins Materialinnere, bis über das gesamte Gefüge die Umwandlungstemperatur überschritten ist. Das Zeitverhalten der Entriegelung selbst, also beispielsweise schleichender oder sprunghafter Übergang der federbelasteten Abstützung des Nadelhalterungs-Tellers 36 von der Schulter 40 gegen die Prallplatte 43, lässt sich konstruktiv in weiten Grenzen über die Aussenwandungsgeometrie des Schrumpfringes 38 vorgeben.

Konstruktiv günstiger kann es sein, eine möglichst einfache Geometrie für das aus einer Memory-Legierung bestehende Funktionselement zu wählen. Beim Ausführungsbeispiel gem. Fig. 5 besteht das zentrale, wärmegesteuerte Funktionselement für die Entriegelungseinrichtung 41 deshalb aus einem flachen zylindrischen Schrumpfstempel 44, der im Bereiche des Luftströmungs-Verteilraumes 32 zwischen zwei Wärmeaufnehmern 45,46 aus Kupfer oder anderem gut wärmeleitendem Material unter Einwirkung einer Entriegelungsfeder 35 axial eingespannt ist. Der vordere Wärmeaufnehmer 45 ist über eine Isolierschicht 47 unmittelbar gegen die Prallplatte 43 und, für den Luftdurchgang von den Öffnungen zu den dagegen versetzten Leitkanälen 30, rückwärtig gegen den flachen Schrumpfstempel 44 mit einem kronenförmig ausgezackten, umlaufenden Rand (vgl. Fig. 6) abgestützt. Der gegenüberliegend an den Schrumpfstempel 44 anliegende Wärmeaufnehmer 46 weist jenem Rand 48 gegenüber eine Rille 49 auf, um definierte Axialdruckzonen am Schrumpfstempel 44 vorzugeben.

Bei hinreichender luftströmungsbedingter Erhitzung der Wärmeaufnehmer 45, 46 und damit des Schrumpfstempels 44 für Überschreiten der materialbedingten Umwandlungs-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

660 079

temperatur - wenn zuvor wie in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben das erste Sicherungselement 11 das Zünder-Vorderteil 27 zum Freigeben der Leitkanal-Austrittsöffnungen 29 angehoben hat - verringert der Schrumpfstempel 44 praktisch schlagartig seine axiale Länge (Scheibendicke), so dass unter Einwirkung der Entriegelungsfeder 35, wie in Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben, auch die Anstichnadel 16 als zweite Arretierung aus dem Sprengkapsel-Rotor 14 herausgezogen und letzterer in Scharfstellungs-Linie eingeschwenkt wird, um bei Zielaufschlag auf das Zünder-Vorderteil 27 von der zurückgeschobenen Anstichnadel 16 initiiert zu werden.

Zwar ist bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen für eine erfindungsgemässe Sicherungseinrichtung 10 bereits die Rohr- und die Vorrohrsicherheit sowie die Depotsicherheit (auch gegen Depotbrand) gewährleistet, weil erst nach abschussbedingter Aktivierung des ersten Sicherungselements 11 das zweiter Sicherungselement 42 in Funktionsbereitschaft gesetzt wird und erst nach Ablauf hinreichend lang andauernder Freifluggegebenheiten dessen Entriegelungseinrichtung 41 für die Scharfstellung der Zündkette gelöst wird; dennoch ist es in Hinblick auf den anzustrebenden Sicherheitsstandard grundsätzlich unerwünscht, dass die Vorbereitungsfunktion und die Entriegelungsfunktion in Zusammenhang mit der Wirksamkeit des zweiten Sicherungselements 42, auch unter Depotgegebenheiten, unter Einfluss eines vorgespannten Kraftspeichers in Form ,der Hebefeder 24 bzw. der Entriegelungsfeder 35 stehen.

Bei dem abgewandten Ausführungsbeispiel zur erfindungsgemässen Sicherungseinrichtung gem. Fig. 7/Fig. 8 erfolgt die Wirkungs-Vorbereitung des zweiten Sicherungselementes 42 daher nicht indirekt aufgrund der Abschuss-Beschleunigung - nämlich durch Auslösung einer Verriegelung einer Hebefeder 24, vgl. Fig. 3 - ; vielmehr wird nun parallel zur beschleunigungsbedingten Funktion des ersten Sicherungselements 11 ebenfalls unmittelbar als Folge der Abschuss-Beschleunigungein Seher-Element 50 durchbrochen, das in Sicherstellung des Zünders 3 einen hohlke-gelstumpfförmigen Wärmekoppler 51 aus thermisch gut leitendem Material noch von der Entriegelungseinrichtung 41 thermisch getrennt hält (vgl. Fig. 7). In dieser Sicherstellung liegt der Wärmekoppler 51 mit seiner Kegelaussenwandung 52 derart innen gegen die hohlkegelförmige Zünderinnenwandung 53 an, dass dort im Zünder 3 angebrachte Luft-durchtrittsöffnungen 54 zunächst verschlossen sind. Der davorliegende konische Bereich der Zünderspitze 55 mit einer Lufteintrittsöffnung 56 im Zentrum der Kegelstumpf-Stirnfläche 33 ist vorzugsweise ebenfalls in der Sicherstellung des Zünders 3 zunächst noch versperrt, nämlich durch eine kegelstumpfförmige Strömungsbarriere 57, die koaxial in den konisch sich verjüngenden vorderen Bereich des Zünderspitzenmantels 58 formschlüssig eingefügt ist.

Die Entriegelungseinrichtung 41 weist nun einen Stab aus Material mit Formerinnerungsvermögen auf, der derart eingestellt ist, dass seine Länge bei Überschreiten der Umwandlungstemperatur eine erhebliche Verkürzung erfährt. Im Inneren des hohlkegelstumpfförmigen Wärmekopplers 51 ist diese Entriegelungseinrichtung 41 an einem kegelstumpfförmigen Wärmeaufnehmer 50 befestigt, der zünderfest gehaltert und insbesondere axial abgestützt ist. In der (bezogen auf die Flugrichtung eines Geschosses mit diesem Zünder 3) rückwärtigen Verlängerung ist an der Entriegelungseinrichtung 41 die Anstichnadel 16 befestigt.

Aufgrund abschussbedingter Beschleunigung des Zünders 3 erfolgt nicht nur eine Teilentsicherung des Sprengkapsel-Rotors 14 (z.B. mittels eines ersten Sicherungselements 11 entsprechend Fig. 2/Fig. 3 ; bei Fig. 8/Fig. 9 nicht näher dargestellt), sondern gleichzeitig auch eine Rücksetzung des

Wärmekopplers 51 unter Zerbrechen des Seher-Elementes 50 (etwa ausgebildet als Scherbolzen oder als Scherring), so dass (Fig. 8) der Wärmekoppler 51 sich mit seiner Innenmantelfläche auf die Aussenmantelfläche des Wärmeaufnehmers 59 s aufsetzt und infolge dieser Axialverlagerung gegenüber der Zünderinnenwandung 53 die Luftdurchtrittsöffnungen 54 sowie einen kegelmantelförmigen Leitkanal 30 freigibt. Zugleich wird infolge der Abschussbeschleunigung die kegelstumpfförmige Strömungsbarriere 57 zurückversetzt, to um ebenfalls an ihrer Aussenmantelfläche einen kegelmantelförmigen Leitkanal 30 zur Lufteintrittsöffnung 56 freizugeben, bis sie mit ihrer Grundfläche 60 unter Zwischenlage einer thermischen Isolierschicht 61 gegen die Stirnfläche des Wärmekopplers 51 anliegt und diesen staudruckbeaufschlagt is noch stärker gegen den konischen Wärmeaufnehmer 59 andrückt.

Während in der Sicherstellung gemäss Fig. 7 der kegel-mantelförmige Luftraum um den Wärmeaufnehmer 59 herum eine thermische Isolierschicht darstellt, die verhin-20 dert, dass der Wärmeaufnehmer 59 sich infolge Umgebungserwärmung; etwa bei einem Depotbrand, aufheizt, stellt das funktionsvorbereitete zweite Sicherungselement 42 gem. Fig.

8 durch die Isolierschicht 61 zwischen Strömungsbarriere 57 und Wärmekoppler 51 sowie durch den kegelmantelför-

25 migen Luftzwischenraum entlang der Zünderinnenwandung 53 sicher, dass blosse Umgebungserwärmung - etwa bei einem Depotbrand - noch nicht zu kritischer Aufheizung des Wärmeaufnehmers 59 und damit zum Ansprechen der Entriegelungseinrichtung 41 führt. Lediglich der Staudruck-30 Lufteintritt unter Freiflugbedingungen, also die Luftströmung entlang der Kegelaussenwandung 52, führt zum Erhitzen des Wärmekopplers 51 und damit zum Aufheizen des Wärmeaufnehmers 59 unter Abgabe dieser Erwärmung an die Entriegelungseinrichtung 41. Wenn nach einer 35 gewissen Freiflugspanne die Formerinnerungs-Umwand-lungstemperatur des Memory-Materials dieser stangenför-mige Entriegelungseinrichtung 41 überschritten wird,

werden die Umwandlungs-Kristallkräfte mit der Wirkung einer spürbaren axialen Verkürzung der Entriegelungsein-40 richtung 41 freigesetzt, was zum Herausheben der Anstichnadel 16 aus dem noch aus der Zündkette ausgeschwenkten Sprengkapsel-Rotor 14 führt; dieser wird nun fliehkraftbedingt oder unter Einfluss eines Schwenkhebels in die Zündlinie eingeschwenkt, womit der Zünder 3 scharfgestellt ist, 45 wie oben beschrieben. Bei Aufschlag der Zünderspitze 55 auf ein Ziel werden die Strömungsbarriere 57, der Wärmekoppler 51, der Wärmeaufnehmer 59 und die Entriegelungseinrichtung 41 im Zünder 3 axial zurückgeschoben, so dass die an der Entriegelungseinrichtung 41 befestigte Anstich-50 nadel 16 nun die in die Linie der Zündwirkungskette eingeschwenkte Sprengkapsel initiiert.

Wenn der in Fig. 7/Fig. 8 dargestellte Zünder 3 auch für Selbstzerleger-Munition Anwendung finden soll, die eine gewisse Zeitspanne nach dem Abschuss bei trefferlosem 55 Fehlschuss durch Selbstzerlegung unschädlich werden muss, ist es zweckmässig, mit dem Memory-Bauelement in Form der Entriegelungseinrichtung 41 ein weiteres Konstruktionselement mit Formerinnerungsvermögen thermisch in Serie zu schalten.

60 Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird hierzu, wie in Fig.

9 detailliert dargestellt, eine mit der Entriegelungseinrichtung 41 mechanisch wie thermisch in Verbindung stehende Nadelhalterung 37' in Entriegelungsstellung des Zünd-

65 kapsel-Trägers (beispielsweise des Rotors 14) mit einer vorzugsweise konischen Stützfläche 62 gegen einen weiteren Wärmeaufnehmer 63 angezogen, so dass eine Wärmeüberleitung von dem unter Freifluggegebenheit von der Luftströ

7

660 079

mung aufgeheizten Wärmekoppler 51 über den Wärmeaufnehmer 59, die Entriegelungseinrichtung 41, die Nadelhalte-rung 37' und deren konische Stützfläche 62 auf einen weiteren Wärmeaufnehmer 63 stattfindet, der mit einem ebenfalls aus Memory-Material bestehenden Entriegelungsglied 64 thermisch gekoppelt ist. Beim dargestellten bevorzugten Realisierungsbeispiel handelt es sich hier um ein U-förmiges oder O-förmiges Bauelement ähnlich der in Fig. 2... Fig. 4 dargestellten Entriegelungseinrichtung 41, das nun aber derart voreingestellt ist, dass die bei Überschreiten der Umwandlungstemperatur frei werdenden Kristallkräfte zu einer Aufweitung des lichten Innendurchmessers führen.

In verriegelter Stellung (siehe Fig. 7 und Fig. 8) bewirkt das Entriegelungsglied 64 aufgrund seines kleinen lichten Innendurchmessers eine Axialabstützung einer Halterungshülse 65 für eine parallel zur Anstichnadel 16 in die Sprengkapsel 8 eintreibbare Selbstzerleger-Initiiernadel 66 gegen die Kraft einer gespannten Vortriebsfeder 67, die im Inneren des Wärmeaufnehmers 63 zünderfest axial abgestützt ist.

Wenn das Selbstzerleger-Entriegelungsglied 64 über die Nadelhalterung 37 und den Wärmeaufnehmer 63 freiflug-strömungsbedingt bis auf Überschreiten der Umwandlungstemperatur aufgeheizt ist, vergrössert es seinen lichten Durchmesser und gerät dadurch ausser Eingriff mit einer Einkerbung oder (wie in Fig. 9 dargestellt) einer kragenför-migen Ausbuchtung an der Selbstzerleger-Halterungshülse 65, so dass die gespannte Vortriebsfeder 67 freigegeben wird und die Selbstzerleger-Initiiernadel 66 in die Sprengkapsel 8 eintreibt, um das mit dem Zünder 3 ausgestattete Geschoss durch Selbstzerlegung im Flug unschädlich zu machen.

Durch diese thermische Serienschaltung der beiden Entriegelungselemente 41, 65 ist gewährleistet, dass die Selbstzerlegereinrichtung nur dann und erst dann in Funktion treten kann, wenn abschussbeschleunigungsbedingt das zweite Sicherungselement 42 funktionsbereit gesetzt wurde und s f reif lugbedingt die Zündkette entsichert hat, andererseits aber nach einer konstruktiv vorgegebenen Flugzeit noch keine trefferbedingte Zünderauslösung erfolgte. Diese weitere Flugzeitspanne nach Durchmessen des Vorrohr-Sicherheitsbereiches, also nach Scharfstellung des Zünders 3, ist io konstruktiv in weiten Grenzen über die Wärmekopplung vom zuerst aufgeheizten Memory-Element zum danach aufheizenden Memory-Element und durch die formgebungsbedingte Erwärmungscharakteristik des zweiten Memory-Elementes in Form des Entriegelungsgliedes 64 selbst vorgebbar.

Im Rahmen der Erfindung kann der erfindungsgemässe Einsatz eines Funktionsteiles aus Memory-Material zum Entriegeln des zweiten Sicherungselementes und/oder einer Selbstzerlegungs-Einrichtung, ggf. zugleich zum Scharfstellen des Zünders bzw. zum Initiieren der Selbstzerlegung, aber auch bei Geschossen erfolgen, deren Konstruktion und/ oder geringe Freifluggeschwindigkeit eine Erwärmung des definierten Bereiches einer in der Geschoss-Spitze untergebrachten Sicherungseinrichtung nicht realisierbar macht, wie etwa im Falle panzerbrechender Hohlladungs-Munition mit Nachbrenner. Hier ist der Zünder hinter der Sprengstoff-Ladung im Geschoss angeordnet, so dass die thermische Beeinflussung zur Entriegelung des zweiten Sicherungselementes von der Brennkammer des dahinter, etwa in einem Leitwerk, angeordneten Nachbrenners aus während der Freiflugphase des Geschosses erfolgen kann.

20

25

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

660079 PATENTANSPRÜCHE

1. Sicherungseinrichtung ( 10) an einem Geschoss-Zünder (3) mit einem ersten Sicherungselement (11) für Teilentsicherung unter Einfluss der Abschuss-Beschleunigung und mit einem zweiten Sicherungselement (42) für Scharfstellung der Sprengkapsel-Übertragungsladung-Zündkette (8-9), das eine der Luftstaudruck-Reibungswärme im Geschoss-Freiflug ausgesetzte Entriegelungseinrichtung (41) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (41) ein Konstruktionselement mit einem Material aufweist, das bei Überschreiten einer definierten Temperatur schlagartig eine definierte, vorgegebene Formänderung erfährt.

2. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (41) ein Konstruktionselement aus einem Material mit Formerinnerungsvermögen aufweist, das infolge Überschreitens seiner U mwandlungstemperatur Formänderungs-Kristallgitter-kräfte freisetzt.

3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (41) als thermisch verformbares Konstruktionselement einen Radial-Schrumpfring (38) aufweist, der in Richtung der Zünder-Längsachse (31) von einer Entriegelungsfeder (35) gegen eine Stützschulter (40) abgestützt ist.

4. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (41) als thermisch verformbares Konstruktionselement einen Axial-Schrumpfstempel (44) aufweist, der im Zünder-Vorderteil (27) von einer Entriegelungsfeder (35) axial abgestützt ist.

5. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungseinrichtung (41) als thermisch verformbares Konstruktionselement einen im Zünder-Vorderteil (27) aufgehängten Zuganker (70) aufweist.

6. Sicherungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch verformbare Konstruktionselement im Bereich von im Zünder-Vorderteil (27) ausgebildeten Staudruckluftströmungs-Leit-kanälen (30) angeordnet ist, die in Sicherstellung des Zünders (3) geschlossen und abschussbeschleunigungsbedingt vom ersten Sicherheitselement (11) freigebbar sind.

7. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitkanäle (30) in der Bodenfläche

(26) eines am Zünder (3) axial verschiebbaren Vorderteils

(27) münden.

8. Sicherungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zünder-Vorderteil (27) wenigstens ein abschussbeschleunigungsbedingt Staudruckluftströmungs-Leitkanäle (30) freigebender Verschluss vorgesehen ist.

9. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Zünder-Vorderteil (27) ein abschussbeschleunigungsbedingt die thermische Kopplung zwischen Staudruckluftströmungs-Leitkanälen (30) und der Entriegelungseinrichtung (41) sicherstellender Warmekoppler (51) vorgesehen ist.

10. Sicherungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem thermisch umformbaren Konstruktionselement der Entriegelungseinrichtung (41) des zweiten Sicherungselements (42) ein Selbstzerlegungs-Entriegelungsglied (64) thermisch koppelbar ist, das bei Überschreiten einer definiert vorgebbaren Kristallgitter-Umwandlungstemperatur eine vorgegebene Entriegelungs-Formänderung erfährt.