CH676882A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zünder für ein Geschoss mit einem elektrischen Zündgenerator und einem die Zündenergie speichernden Kondensator, an welchem eine Zündkette mit einem Einschaltorgan und einer elektronischen Schaltungsanordnung angeschlossen ist, die die Vorrohr-sicherheit, die Eindringverzögerung des Geschosses und dessen Selbstzerlegung überwacht und steuert.

Es ist ein elektronischer Zünder bekannt, der die Zündenergie des Generators in einem Kondensator speichert und mittels eines Spannungsstabilisators die Schwankungen des Verbraucherstromes ausgleicht (CH-A 608 604). Zur Ausübung der verschiedenen Funktionen der Vorrohrsicherheit, der Selbstzerlegung und der Aufschlagverzögerung sind zwei Oszillatoren mit unterschiedlichen Frequenzen vorgesehen, insbesondere von 500 Hz für die Vorrohrsicherheit und von 35 kHz für die Aufschlagverzögerung. Die beiden Oszillatoren sind je mit einem Zähler verbunden und werden nacheinander eingeschaltet, d.h. zunächst werden die Vorrohrsicherheit und die Selbstzerlegungszeit mit dem ersten Oszillator abgezählt und hernach wird die Aufschlagverzögerung durch Umschalten auf den anderen Oszillator und Ausschalten des ersten Oszillators abgezählt. Die Schaltung des elektronischen Zünders ist als Festkörperschaltung, d.h. vor allem mit CMOS-Transistoren, ausgelegt.

Mit dem obenerwähnten elektronischen Zünder sind wegen des hohen Stromverbrauchs maximale Verzögerungszeiten für die Vorrohrsicherheit, Selbstzerlegung und Aufschlagverzögerung von längstens 15 Sekunden möglich. Ausserdem ist mit der beschriebenen Schaltung keine eigentliche Selbstzerlegung von Blindgängern gegeben, da die dortige Selbstzerlegung zeitlich zwischen der Vorrohrsicherheit und der Aufschlagsverzögerung eingeordnet ist. Die möglichen Einstellungen der Verzögerungszeiten der Geschosszündung sind daher sehr beschränkt, so dass der vorerwähnte elektronische Zünder nur für ganz bestimmte Munitionsarten geeignet sein kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Zünder zu schaffen, der sehr umfassend einsetzbar ist, d.h. für eine grosse Anzahl verschiedener Munitionsarten programmierbar ist. Dies bedingt, dass die elektronische Schaltung des elektrischen Zünders besonders stromsparend ausgelegt ist, damit Verzögerungszeiten in der Grössenordnung von Minuten erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem elektrischen Zünder für ein Geschoss dadurch gelöst, dass

— ein einziger niederfrequenter RC-Oszillator einen Impulszähler mit einer Impulsfolge beaufschlagt,

— der Impulszähler eine Vielzahl der von der eingehenden Impulsfolge abgeleiteten Steuersignale an mehreren Ausgängen bereitstellt, und

— ein programmierbarer logischer Schaltkreis mit einer Schaltung von logischen Gattern durch Verbinden mit dem zugehörigen Ausgang des Impulszählers ein Steuersignal für die Vorrohrsicherheit, ein Steuersignal für die Eindringverzögerung und ein Steuersignal für die Selbstzerlegung auswählt und an ein logisches Schaltnetz für den pyrotechnischen Auslösemechanismus weiterführt.

Die Erfindung beruht auf der grundlegenden Erkenntnis, dass die verschiedenen Steuersignale für die Funktionen der Vorrohrsicherheit, der Eindringverzögerung und der Selbstzerlegung durch geeignete Wahl der Oszillatorfrequenz und durch Frequenzteilung alle von einem einzigen niederfrequenten RC-Oszillator und einem Impulszähler erzeugt werden können. Dies erlaubt eine besonders stromsparende Ausführung und eine einfache Programmierbarkeit der gewünschten Verzögerungssignale, sowie eine hohe Festigkeit gegenüber Stösse und Vibrationen. Wegen der hohen Abschussbeschleunigungen, sowie Auftreffverzögerungen von 50 000 g, kommen bei den angesprochenen Munitionsarten nur elektromagnetische oder piezoelektrische Generatoren mit einem die Zündenergie speichernden Kondensator als Energiequelle in Frage. Aufgrund der erfindungsgemässen, besonders stromsparenden Ausführung des elektrischen Zünders sind dadurch Verzögerungszeiten in der Grössenordnung von 10 Minuten gut reproduzierbar und zuverlässig zu verwirklichen. Damit ist der erfin-dungsgemässe elektrische Zünder "ohne spezielle Anpassungen für sehr viele verschiedene Munitionsarten geeignet und lässt sich somit wesentlich kostengünstiger in grossen Serien herstellën.

Die gemäss Anspruch 2 bevorzugte Oszillatorfrequenz von 300 bis 700 Hz, insbesondere um 500 Hz, ist besonders vorteilhaft und stromsparend für einen RC-Oszillator.

Die Ausgestaltung des Impulszählers mit D-Flip-Flops nach Anspruch 3 ist besonders geeignet für einen ström- und platzsparenden SGhaltungsauf-bau.

Es hat sich dabei in der Praxis bewährt, den programmierbaren logischen Schaltkreis gemäss Anspruch 4 mit Gruppen von parallelen UND-Gattern und/oder NAND-Gattern aufeubauen. Eine solche Schaltung lässt die erwünschten Verzögerungen einfach und leicht einstellbar vom Impulszähler ableiten.

Die integrierte elektronische Schaltung auf CMOS-Basis nach Anspruch 5 minimalisiert den Ruhestrom, so dass die gesamte Schältungsanord-nung einen sehr geringen Stromverbrauch aufweist, und sich deshalb hervorragend eignet. Der Aufbau einer solchen CMOS-Schaltung mit programmierbaren Standardzellen gemäss Anspruch 6 hat den grossen Vorteil, dass sehr kurze Verbindungswege zwischen den elektronischen Bauelementen entstehen, und somit der Stromverbrauch nochmals reduziert wird.

Die Eingangsschaltung gemäss Anspruch 7 hat eine sichere Ansteuerung des Zündelementes und gleichzeitig eine weitere Stromreduktion zur Folge.

Der Aufbau mit Flip-Flop-Schaltungen nach Anspruch 8 hat sich dabei in der Praxis besonders gut bewährt.

Das Gehäuse des elektrischen Zünders nach Anspruch 9 gewährleistet eine hohe mechanische Sta5

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bilität bei der Abschussbeschleunigung und beim Aufprall und kann insbesondere bei einem elektrischen Zünder mit einer aus Standardzellen aufgebauten CMOS-Schaltung sehr klein gestaltet werden.

Die besondere Ausgestaltung des Gehäuses nach Anspruch 10 ermöglicht, die Programmierung des logischen Schaltkreises durch Einlöten von Widerständen und/oder Drahtbrücken erst am Ende der Montage vorzunehmen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Schema der Schaltungsanordnung eines elektrischen Zünders, und

Fig. 2 das Schema des in Fig. 1 angedeuteten Impulszählers.

In Fig. 1 sind links verschiedene Funktionen des elektrischen Zünders bezeichnet:

- NVZ ist die Schaltung für eine unverzögerte Zündung und besteht aus einem NAND-Flip-Flop SRi, zwei Invertern Ii und fe, einem Treiber Bi und einem

Programmierschalter S1. Der Eingang S des NAND-Flip-Flops SR1 ist über den Treiber B1 mit dem Programmierschalter Si verbunden und der

Ausgang Q ist mit zwei in Serie geschalteten Invertern Ii und I2 rückgekoppelt, d.h. mit dem Eingang des Treibers B1 verbunden. Andererseits ist der

Ausgang Q des NAND-Flip-Flops SRt mit einem UND-Gatter A2 verbunden.

- PIEZO ist die Schaltung für den piezoelektrischen Zündkontakt, d.h. den Aufschlagkontakt, und besteht aus einem NAND-Flip-Flop SR2, einem signalspeichemden D-Flip-Flop Fi, zwei Invertern I3 und I4 und einem piezoelektrischen Impulsgeber PI. Der Eingang des NAND-Flip-Flops SR2 ist über den Inverter I3 mit dem piezoelektrischen Impulsgeber PI verbunden, und der Ausgang Q ist über den Inverter I4 rückgekoppelt, d.h. mit dem Eingang des Inverters I3 verbunden. Der Ausgang Q des NAND-Flip-Flops SR2 ist mit dem Eingang C des D-Flip-Flops Fi verbunden, dessen anderer Eingang D stets mit einem logischen Eins beaufschlagt ist. Der Ausgang Q des D-Flip-Flops Fi ist über ein ODER-Gatter Oi mit UND-Gatter A2 verbunden.

- ZK ist die Schaltung für den normalen Zündkontakt und besteht aus einem NAND-Flip-Flop SR3, einem D-Flip-Flop F2, zwei Invertern I5 und le, einem Treiber B2 und einem Kontaktschalter K. Der Eingang S des NAND-Flip-Flops SR3 ist über den Treiber B2 mit dem an Masse schaltenden Kontaktschalter K verbunden, und der Ausgang Q ist über die zwei Inverter I5 und 16 rückgekoppelt, d.h. mit dem Eingang des Treibers B2 verbunden. Der Ausgang Q des NAND-Flip-Flops SR3 ist mit dem Eingang C des D-Flip-Flops Fz verbunden, dessen

Eingang D wiederum an einem logischen Eins angelegt ist. Der Ausgang Q des D-Flip-Flops Fz ist über das ODER-Gatter O1 mit UND-Gatter Az verbunden.

- PROG ist die Schaltung für die Einstellung der Verzögerungszeiten für die Vorrohrsicherheit, für die Eindringverzögerung und für die Selbstzerlegung und besteht aus den beiden Programmierschaltern S2 und S3 mit nachgeschalteten Invertern I7 und la bzw. Ig und ho. Die Programmierschalter S2 und S3 schalten an die Speisespannung +V. Die Ausgänge der Inverter fe und Ito sind mit den Eingängen PROG eines - weiter unten ausführlich beschriebenen - Impulszählers IZ verbunden.

- OSZ ist die Oszillatorschaltung für die Erzeugung der richtigen Täktfrequenz und besteht aus den Treibern B3 und B4, den Invertern In bis Iis, den Kondensatoren Ci und C2 und dem Widerstand R1. In einem ersten Zweig der Oszillatorschaltung sind der Inverter I12, der Treiber Bs und der Widerstand Ri hintereinander geschaltet. In einem zweiten Zweig sind der Inverter I13, der Inverter In und der Kondensator Ci hintereinander geschaltet, wobei der Ausgang des inverters In über den Kondensator Cz an Masse gelegt ist. In einem dritten Zweig sind der lnverter Im und der Treiber B4 hintereinander geschaltet. Die Enden der Zweige sind miteinander verbunden, wobei der Eingang des Inverters I12 mit dem Ausgang des Inverters I13 verbunden ist. Der Ausgang des Treibers B4 ist mit dem Eingang des Inverters I13 und einem weiteren lnverter Ii5, der das Oszillatorsignal oder die Taktfrequenz an den Eingang OSZ des Impulszählers IZ und an einen lnverter I23 weiterführt, verbunden.

- RESET ist die Schaltung der Rückstellung der Flip-Flop-Schaltungen und des Impulszählers IZ und besteht aus einem mit Masse verbundenen lnverter he, zwei an dessen Ausgang verbundenen, in Serie geschalteten Invertern I17 und Iis, und einem Ladekondensator C3 am Ausgang des Inverters he- Der Ausgang des Inverters ha ist über ein

UND-Gatter Ai mit den Eingängen R der NAND-Flip-Flops SR2 und SR3 verbunden, über einen weiteren lnverter I19 mit den Rückstelleingängen R der D-Flip-Flops F3 bis F7 und über einen lnverter I20

mit dem Eingang R des NAND-Flip-Flops SR1. Der Ausgang des Inverters Hg ist zusätzlich über ein ODER-Gatter O2 mit dem Rückstelleingang RESET des Impulszählers IZ verbunden.

Ferner ist in Fig. 1 der Ausgang VS des Impulszählers, der das Verzögerungssignal für die Vorrohrsicherheit liefert, mit dem Eingang C eines D-Flip-Flops F3 verbunden, dessen Eingang D mit einem logischen Eins beaufschlagt ist. Der Ausgang Q des D-Flip-Flops F3 ist mit dem Eingang D eines weiteren D-Flip-Flops F4 und mit einem EXOR-Gat-ter Xi verbunden. Der Eingang C des D-Flip-Flops F4 ist über dem lnverter I23 mit dem Oszillatorsignal oder der Taktfrequenz beaufschlagt. Der Ausgang Q des D-Flip-Flops F4 ist mit dem EXOR-Gatter Xi verbunden, dessen Ausgang über einen lnverter I21 mit dem UND-Gatter Ai verbunden ist. Zusätzlich ist der Ausgang Q des D-Flip-Flops F4 über ei-

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Ulf! lflïSHtr 'il mì ■ den RöcKstelleingängen R der

D-Flip-Flops Fi und Fa verbunden. Die nach dem fnverter I23 invertierte Taktfrequenz wird ferner den Eingängen C zweier weiterer D-Fiip-Flops F5 und Fe zugeführt, wobei vor dem Eingang C des D-Flip-Fiops Fs noch ein Treiber Bs zwischengeschaltet ist. Der Eingang D dieses D-Flip-Flops F5 ist mit dem Ausgang des ODER-Gatters O1 verbunden. Der Ausgang Q des D-Fiip-Flops Fs ist einerseits mit einem EXOR-Gatter X2 verbunden und andererseits mit dem Eingang D des D-Flip-Flops F6. Der Ausgang Q dieses D-Flip-Flops Fe ist seinerseits mit dem EXOR-Gatter X2 verbunden, dessen Ausgang mit dem ODER-Gatter O2 in Verbindung steht. Des weiteren ist der Ausgang Q des D-Flip-Flops Fe mit einem UND-Gatter A3 verbunden, das zusätzlich mit dem Ausgang VERZ des Impulszählers JZ irr Verbindung steht, welcher das Verzögerungssignal für die Eindringverzögerung liefert. Der Ausgang des UND-Gatters A3 ist mit einem ODER-Gatter O3 verbunden, das ferner mit dem Ausgang des UND-Gatters A2 und mit dem Ausgang SZ des fmpuiszählers IZ, welches das Signal für die Selbst-zerlegung liefert, in Verbindung steht. Der Ausgang dieses ODER-Gatters O3 ist mit dem Eingang C eines signalspeichernden D-Fiip-Flops F7 verbunden. Der Ausgang Q dieses D-Flip-Flops F7 ist an ein UND-Gatter A4 angelegt, das ferner mit dem Ausgang des Inverters Iis verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters A4 ist über einen Treiber Bß mit dem Gate eines Zündthyristors Th verbunden, dessen Anode über einem niederohmigen Zündelement ZE an der Speisespannung +V und dessen Kathode an Masse angeschlossen ist. Das Gate des Thyristors Th ist noch über einen Widerstand R2 mit Masse verbunden.

In Fig. 2 ist schematisch der Schaltungsaufbau des Impulszählers IZ dargestellt, wobei die Eingänge PROG, OSZ und RESET und die Ausgänge VS, VERZ und SZ mit den Anschlüssen in Fig. 1 übereinstimmen.

Die zwei Eingänge PROG sind je mit einem lnverter I24 bzw. I25 verbunden. Der obere Eingang PROG ist zusätzlich mit zwei parallelen UND-Gat-tern As und Ae verbunden, der untere Eingang PROG mit dem UND-Gatter As und einem parallelen UND-Gatter A7. Der Ausgang des Inverters I24 ist mit dem UND-Gatter A7 und einem parallelen UND-Gatter As verbunden, und der Ausgang des Inverters I25 mit den UND-Gattern Ae und As. Somit bilden die vier UND-Gatter As bis As eine erste parallele Gruppe von UND-Gattern, die in Serie mit zwei weiteren parallelen Gruppen von UND-Gattern Ag und A12, bzw. A13 bis Aie geschaltet sind, d.h. UND-Gatter As ist mit UND-Gatter Ag und mit UND-Gatter A13 verbunden, usw.

Der eigentliche Impulszähler IZ oder Frequenzteiler besteht aus neunzehn D-Flip-Flops F10 bis F28, die folgendermassen miteinander verbunden sind:

Der Eingang C des D-Fiip-Flops F10 ist am Oszillatoreingang OSZ angeschlossen. Der Ausgang Q ist einerseits mit seinem Eingang D verbunden und andererseits mit dem Eingang C des nachfolgenden

Flops Fit ist sodann mit seinem Eingang D und mit dem Eingang C des nachfolgenden D-Flip-Flops F12 verbunden, usw.

Die Rückstelleingänge R dieser D-Flip-FIops F10 bis F28 sind über einen lnverter I29 und einem weiteren lnverter I26, I27 bzw. fes mit dem Eingang RESET des Impulszählers IZ verbunden. Ausgewählte Ausgänge Q an nachfolgenden D-Flip-FIops sind nun mit den Eingängen der parallelen Gruppen von UND-Gattern Ag bis A12 bzw. A13 bis Aie verbunden. Insbesondere sind der Ausgang Q von F14 mit Ag, von F15 mit A12, von Fie mit Aio, von F17 mit An, und von F22 mit Ai3, von F23 mit A14, von F26 mit Ais und von F28 mit Ai6 verbunden. Die Ausgänge der zweiten Gruppe von parallelen UND-Gattern Ag bis A12 sind über einem ODER-Gatter O4 zusam-mengefasst und liefern das Verzögerungssignal VS der Vorrohrsicherheit. Die Ausgänge der dritten Gruppe von parallelen UND-Gattern A13 bis Aie sind ebenfalls über einem ODER-Gatter O5 zu-sammengefasst und liefern das Selbstzerlegungssignal SZ. Da die Eindringverzögerung für die bekannten Munitionsarten stets gleichbleibend ist -oder bei einer sehr kurzen Verzögerungszeit in der Grössenordnung vom 0,2 bis 0,5 ms pyrotechnisch verwirklicht wird - genügt eine einzige Zeitverzögerung. Deshalb ist hier der Ausgang VERZ des Impulszählers IZ stets mit dem Ausgang Q des D-Flip-FIops F17 verbunden.

Die Funktionsweise des elektrischen Zünders ist nun wie folgt:

Der Oszillator OSZ liefert am Eingang des Impulszählers IZ ein Osziilatorsignal, hier eine Rechteckimpulsfolge mit einer Frequenz von 500 Hz, und liegt an dem ersten D-Flip-FIop Fio an. Aufgrund der speziellen, oben beschriebenen Schaltung der D-Flip-FIops wird das angelegte Osziilatorsignal verzögert weitergegeben, so dass beim Eingang des zweiten D-Flip-FIops F11 ein Oszillatorsignal mit der halben Frequenz, d.h. 250 Hz, anliegt usw. Die Schaltung der D-Flip-FIops bildet daher auch einen Frequenzteiler. Deshalb ist die Impulsbreite der am Ausgang des D-Flip-FIops F14 anliegenden Impulsfolge 32 ms breit, am Fis 64 ms, am Fie 128 ms, am Fi7 256 ms, am F22 8 Sekunden, am F23 16 Sekunden, am F26128 Sekunden und am F28 512 Sekunden.

Je nach Stellung der Programmierschälter S2 und S3 liefert eines der UND-Gatter As bis As ein logisches Eins und die anderen drei UND-Gatter ein logisches Null, d.h. dass eines der UND-Gatter Ag bis A12 ein logisches Eins liefert, wenn eine positive Flanke der vom zugehörigen D-Flip-Ffop erzeugten Rechteckimpulsfolge auftritt. Damit wird die erwünschte Verzögerungszeit der Vorrohrsicherheit am Ausgang VZ erzeugt.

Eine sinngemässe Erklärung gilt für die Gruppe von parallelen UND-Gattern A13 bis Ate, wodurch das Verzögerungssignal der Selbstzerlegung am Ausgang SZ erzeugt wird.

Das Verzögerungssignal der Vorrohrsicherheit wird nun im signalspeichernden D-FIip-Flop F3 gespeichert, und im D-FIip-Flop F4 um 1 ms verzögert.

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Diese beiden Signale werden am EXOR-Gatter Xt weitergegeben, dessen Ausgang vor Ablauf der Verzögerung ein logisches Eins und nach Ablauf der Verzögerung ein logisches Null abgibt.

Nach dem Abschuss des Geschosses erzeugt der elektromagnetische Generator die Speisespannung +V, wodurch die Rückstellschaltung wirksam wird. Der innere Widerstand des Inverters Ii6 ergibt als Pullup-Widerstand eine Spannung über dem Kondensator C3, so dass dieser sich auflädt. Sobald die Ansteuerschwelle des Inverters I17, eigentlich eines Schmitt-Triggers, überwunden ist, wird das Rückstellsignal abgeschaltet, was nach einigen HS zutrifft.

Sobald die Rückstellung der Flip-Flops von der Rückstellschaltung RESET vollführt ist, liegen bei Auftreten einer positiven Flanke des Verzögerungssignals zwei Signale mit einem logischen Eins am UND-Gatter At an, so dass die Signale der Einschaltorgane PIEZO und ZK weitergegeben werden können, d.h. diese werden in dem speichernden D-Flip-Flop Fi bzw. P2 gespeichert und im NAND-Flip-Flop SR2 bzw. SR3 rückgekoppelt. Diese Rückkopplung bewirkt, dass die angelegte Eingangsspannung unterdrückt wird und dass kein Strom mehr durch den Zündkontaktschalter K bzw. durch den piezoelektrischen Impulsgeber PI fliesst. Die Rückkopplung selbst lässt sich anhand des Beispieles für den Zündkontakt wie folgt erklären: Der innere Widerstand des Inverters I5 wirkt als Pullup-Widerstand für den Zündkontaktschalter K. Liegt nun ein Kurz-schluss am Schalter K an (Zündereignis), so wird über den Treiber B2 das NAND-Flip-Flop SR3 gesetzt und das Signal über dessen Q-Ausgang am D-Flip-FIop F2 weitergeschoben. Sobald das NAND-Flip-Flop SR3 gesetzt ist, wird über den Ausgang Q der lnverter b angesteuert und der innere Widerstand oder Pullup-Widerstand vom lnverter I5 invertiert, d.h. zu einem Pulldown-Widerstand. Damit wird aber der am piezoelektrischen Impulsgeber PI anliegende Kurzschluss überbrückt, d.h. unwirksam gemacht, so dass kein Strom mehr durch den Impulsgeber PI fliesst.

Diese Schaltung mit einem impulsgesteuerten Speicherelement (D-FIip-Flop F2) und einen gegengekoppelten Steuerelement (NAND-Flip-Flop SR3) bewirkt deshalb, dass die positive Schaltflanke eines angelegten Impulssignals gespeichert und anschliessend der Stromverbrauch reduziert wird. Das impulsgesteuerte Steuerelement oder D-Flip-Flop F2 dient gleichzeitig zur Unterdrückung von möglichen transienten Störsignalen.

Das Ausgangssignal des F-Flip-Flops Fi bzw. F2 wird nun über das ODER-Gatter Oi auf das UND-Gatter A2 geführt. Von der Schaltung für eine un-verzögerte Zündung NVZ folgt nun beispielsweise ein positives Signal, so dass das Ausgangssignal an das ODER-Gatter O3 weitergeführt Im D-FIip-Flop F7 gespeichert und über das UND-Gatter A4 auf den Treiber Bs geführt wird, der das Gate des Zündthyristers Th ansteuert, wodurch eine Zündung der Munition erfolgt. Bedingung dazu ist, dass am UND-Gatter A4 ein Nicht-Rückstellsignal vom lnverter 1« anliegt.

Ist jedoch eine Verzögerung erwünscht, so wird das UND-Gatter A2 von der Schaltung NVZ gesperrt, wodurch das Ausgangssignal des D-Flip-Flops Fi bzw. F2 an den D-Eingang des D-Flip-FIops Fs anliegt. Am Eingang C dieses Flip-Flops F5 liegt die invertierte Rechteckimpulsfolge des Oszillators an, wodurch das Signal am D-Eingang erst nach einer Verzögerung von 1 ms an den D-Eingang des Flip-Flops #6 weitergegeben wird. Mit dem EXOR-Gatter X2 wird festgestellt, ob ein Ausgangssignal eines Einschaltorgans PIEZO oder ZK vorliegt, welches dann die Rückstellung des Impulszählers IZ bewirkt, so dass die Zeitverzögerung für beispielsweise die Eindringverzögerung von neuem zu laufen beginnt. Liegt nun das Verzögerungssignal des Ausgangs VERZ des Impulszählers IZ und das Ausgangssignal des Q-Ausgangs des Flip-Flops F7 gleichzeitig am UND-Gatter A3 an, so wird ein positives Zündsignal abgegeben und die Zündung der Munition bewirkt.

Letztendlich, wenn kein - verzögertes oder un-verzögertes - Zündsignal von einem der Kontaktorgane PIEZO oder ZK vorliegt, erfolgt ein Selbstzerlegungssignal, das nach einer längeren Zeitdauer in der Grössenordnung von Minuten eine Zündung der Munition bewirkt. Damit besteht keine Gefahr mehr, dass Blindgänger nach Jahren noch detonieren können, was vor allem für Übungsmunition von grosser Bedeutung ist.

Es versteht sich, dass auch andere ähnliche Ausführungen der elektronischen Schaltungsanordnung möglich sind, die die oben beschriebenen Verzögerungen ergeben. Insbesondere kann der programmierbare logische Schaltkreis mit den Gruppen von UND-Gattern auch mit Gruppen von NAND-Gattern aufgebaut sein.

Die oben beschriebene Schaltungsanordnung wurde mît einem kundenspezifisch integrierten Schaltkreis PACMOS HD von RCA realisiert. Dieser Schaltkreis besteht aus Blöcken von Standardzellen auf CMOS-Basis, welche mittels eines Com-puterprogrammes gemäss dem entworfenen Schaltungsschema miteinander verbunden werden. Diese Art von integrierten Schaltungen haben besonders kurze Verbindungswege und erlauben daher einen kompakten Aufbau in einem sehr kleinen Gehäuse. Damit ist der obige elektrische Zünder sowohl für Artilieriegeschosse, Mörsergeschosse, Geschosse ab Helikopter- oder Flugzeugbordwaffen, als auch für Panzerabwehr-Raketen und -Flugkörper und Flugabwehr-Geschosse geeignet.

Das Gehäuse des elektrischen Zünders hat zusammen mit dem pyrotechnischen Auslösemechanismus einen Durchmesser von 20 mm und eine Höhe von 10 mm. Es besteht aus einer hochfesten, elektrisch leitenden Metallegierung, wie beispielsweise Ti Al 6V4, und besitzt somit einen ausgezeichneten Schutz gegen elektromagnetische Fremdstrahlungen wie elektromagnetische oder nuklear-elektromagnetische Pulse (EMP oder NEMP). Die in Fig. 1 dargestellte Zündschaltung ist gesamthaft in dem Gehäuse untergebracht - mit Ausnahme des piezoelektrischen Impulsgebers PI und des Zündkontaktschalters K — und wird mit einem Giessharz eines

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hochfesten Kunststoffes, wie beispielsweise mit dem Harz CY 223, dem Härter Hy 842 und Microdol als Füllstoff (Ciba Geigy), in das Gehäuse eingegossen.

Der derart hergestellte elektrische Zünder weist daher eine sehr hohe mechanische Stabilität auf, und widersteht problemlos Abschussbeschleunigungen und Aufprallverzögerungen von bis zu 50 000 g. Die Zuverlässigkeit des obigen elektrischen Zünders mit RC-Oszillator ist wesentlich grösser als bei einem herkömmlichen Zünder mit einem üblichen Quarz-Oszillator. Praktische Schlagprüfungen mit einer Amplitude von 600 g bei einer Anstiegszeit von 3 ms und einer ebensolchen Abfallzeit auf 0 g haben in sechs verschiedenen Lagen die volle Funktionstüchtigkeit bewiesen (Vorschrift MIS-33158E). Auch Vibrationsprüfungen in drei verschiedenen Achsrichtungen konnten die Funktion des Zünders nicht beeinträchtigen. Dazu wurde in einer ersten Prüfung die Frequenz der angewandten sinusförmigen Vibrationen von 600 Hz auf 900 Hz bei einer Auslenkung von 0,0254 mm (1/1000 Zoll) gleichmässig erhöht Die Prüfungsdauer betrug 3 Minuten und'40 Sekunden je Achse. In einer zweiten Prüfung wurde die Frequenz von 40 Hz auf 312 Hz bei einer konstanten Beschleunigung von 5 g gleichmässig erhöht, sodann gleichzeitig die Frequenz auf 1161 Hz und die Beschleunigung auf 75 g gleichmässig erhöht, und dann wurde die Frequenz bei konstanter Beschleunigung von 75 g auf 2000 Hz gleichmässig erhöht. Die Prüfungsdauer betrug 10 Minuten je Achse.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Elektrischer Zünder für ein Geschoss mit einem elektrischen Zündgenerator und einem die Zündenergie speichernden Kondensator, an welchem eine Zündkette mit einem Einschaltorgan und einer elektronischen Schaltungsanordnung angeschlossen ist, die die Vorrohrsicherheit, die Eindringverzögerung des Geschosses und dessen Selbstzerlegung überwacht und steuert, dadurch gekennzeichnet, dass

- ein einziger niederfrequenter RC-Oszillator (OSZ) einen Impulszähler (IZ) mit einer Impulsfolge beaufschlagt,

- der Impulszähler (IZ) von der eingehenden Impulsfolge abgeleiteten Steuersignale an mehreren Ausgängen bereitstellt, und

- ein programmierbarer logischer Schaltkreis (PROG) mit einer Schaltung von logischen Gattern durch Verbinden mit dem zugehörigen Ausgang des Impulszählers (IZ) ein Steuersignal für die Vorrohrsicherheit, ein Steuersignal für die Eindringverzögerung und ein Steuersignal für die Selbstzerlegung auswählt und an ein logisches Schaltnetz für den pyrotechnischen Auslösemechanismus weiterführt.

2. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der niederfrequente Oszillator (OSZ) eine Frequenz in einem Bereich von 300 bis 700 Hz, insbesondere von 500 Hz, aufweist.

3. Elektrischer Zünder nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der mit mehreren Ausgängen versehene Impulszähler (IZ) aus einer Anzahl von aufeinanderfolgenden D-Flip-Flop-Schaltungen (Fio bis F28) besteht.

4. Elektrischer Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare logische Schaltkreis im wesentlichen aus Gruppen von parallelen UND-Gattern und/oder NAND-Gattern (Ag bis A12; A13 bis A«) besteht, welche Gruppen einerseits mit den zugehörigen Ausgängen des Impulszählers (IZ) für die Vorrohrsicherheit, für die Eindringverzögerung und für die Selbstzerlegung verbunden sind und andererseits mit einer gleichen Gruppe von UND-Gattern und/oder NAND-Gattern (As bis As) in Serie geschaltet sind, welche die möglichen logischen Verknüpfungen der von den ausgewählten Steuersignalen abhängigen, an ihrem Eingang angelegten Spannungen bildet.

5. Elektrischer Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungsanordnung eine integrierte elektronische Schaltung auf CMOS-Basis ist.

6. Elektrischer Zünder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte elektronische Schaltung aus programmierbaren Standard-zellen bildenden Blöcken auf CMOS-Basis besteht

7. Elektrischer Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsschaltung des Einschaltorgans (PIEZO, ZK) ein impulsgesteuertes Speicherelement (Fi, Fs) mit einem gegengekoppelten Steuerelement (SR2, SRa) aufweist, das das angelegte Einschaltsignal nach der Ansteuerung des Speicherelementes vollständig unterdrückt.

8. Elektrischer Zünder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das impulsgesteuerte Speicherelement eine D-Flip-Flop-Schaltung (Fi, F2) ist und das gegengekoppelte Steuerelement im wesentlichen eine NAND-FIip-Flop-Schaltung (SR2, SR3) mit einem lnverter (I4, le) als Rückkopp-ler ist

9. Elektrischer Zünder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse einer hochfesten, elektrisch leitenden Metallegierung vorgesehen ist, in welchem der elektrische Zünder mittels eines Giessharzes aus hochfestem Kunststoff eingegossen ist.

10. Elektrischer Zünder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest im Bereich des programmierbaren Schaltkreises (PROG) von aussen zugänglich ausgestaltet ist.

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