ES2201832T3 - Aparato de armado electrostatico para un proyectil explosivo. - Google Patents
Aparato de armado electrostatico para un proyectil explosivo.Info
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Abstract
Un aparato sensor de condiciones técnicas para un proyectil explosivo que tiene mecanismos de seguridad y armado, comprendiendo un proyectil explosivo (10) que tiene una superficie exterior (16) del cuerpo del proyectil, un sensor electrostático que lleva el proyectil, comprendiendo el sensor electrostático unas zonas conductoras de la electricidad primera (13) y segunda (16) separadas por un material dieléctrico (12) para formar dos placas de un condensador, y donde la primera zona conductora de electricidad está conductivamente conectada a un convertidor de intensidad a voltaje (14) y la segunda zona conductora eléctrica está conductivamente conectada a la superficie exterior del cuerpo del proyectil, y un dispositivo (28) detector del umbral conectado conductivamente a una salida del convertidor de intensidad a voltaje para proporcionar una señal de voltaje al mecanismo de seguridad y armado cuando la de la señal de voltaje que varía con el tiempo procedente del convertidor de intensidada voltaje supera un nivel predeterminado, para indicar que se ha producido un cambio en las condiciones técnicas detectadas; caracterizado porque un campo eléctrico (20) que varía con el tiempo y que rodea el proyectil, originado por el gas ionizado "de fuga" asociado con la salida del proyectil de una boca, hace que fluya dentro del sensor electrostático una corriente que varía con el tiempo y que es convertida en un voltaje que varía con el tiempo por el convertidor de intensidad a voltaje.
Description
Aparato de armado electrostático para un
proyectil explosivo.
Este invento se refiere de forma general a un
dispositivo de espoleta de un proyectil explosivo, y más
particularmente a un aparato sensor de condiciones técnicas de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 para detectar la
salida del proyectil de la boca después de hacer fuego con el fin
de mantener la seguridad del sistema de la espoleta e iniciar la
temporización para posteriores funciones de la espoleta.
Un dispositivo de seguridad y de armado es un
elemento requerido de una munición para asegurar que la munición no
está armada ni detonada hasta el momento deseado. El dispositivo de
seguridad y armado (S & A) es parte de una espoleta de la
munición e impide el armado de la espoleta en tanto no se hayan
cumplido ciertas condiciones.
Muchos dispositivos de seguridad y armado
requieren dos condiciones técnicas o fenómenos para el
funcionamiento y la iniciación de la espoleta. Las condiciones
técnicas son dos sucesos físicos independientes que deben ser
detectados por el proyectil o la munición antes de permitir el
armado. La primera condición técnica utilizada es usualmente el
retroceso, que es a la vez fácilmente detectada y bien conocida en
la técnica. Por ejemplo, la patente de cesionario común de EEUU
5.693.906 describe un primer dispositivo de detección de
condiciones técnicas que utiliza el retroceso. La segunda condición
técnica puede estar basada en varios parámetros diferentes tales
como la temporización, escape del cañón, recuento de vueltas, etc.
Además, se conocen diversas técnicas para determinar la boca o la
salida del ánima. Por ejemplo, las patentes de cesionario común de
EEUU 5.497.704 y 5.265.539 utilizan ambas sensores magnéticos para
determinar la salida del ánima. La patente de cesionario común de
EEUU 5.275.107 determina la salida de la boca basándose la
aceleración del retroceso yendo a cero. Todos los contenidos de las
patentes de propiedad común de EEUU 5.693.906, 5.265.539 y 5.275.107
se incorporan aquí como referencia.
Se conoce un sensor electrostático de proximidad
para detonación con las características de acuerdo con el preámbulo
de la reivindicación 1. Por ejemplo, véase la patente de EEUU
3.871.296.
Todas estas técnicas anteriores para determinar
la segunda condición técnica de la salida de la boca requieren
circuitos adicionales, lo que aumenta la complejidad del
dispositivo. Un objeto es proporcionar una técnica para determinar
la segunda condición técnica de salida de la boca con el conjunto
de circuitos que ya están incluidos en la munición.
Este objeto se consigue mediante el aparato
sensor de acuerdo con la reivindicación 1. En las reivindicaciones
adjuntas se definen realizaciones ventajosas.
El solicitante ha descubierto una técnica
inventiva para determinar la segunda condición técnica de la salida
de la boca, que utiliza el conjunto de circuitos existentes en una
munición. En particular, el solicitante ha descubierto una técnica
para utilizar un sensor de proximidad ingenioso para detectar
también la salida de la boca.
El aparato sensor de condición técnica del
invento incluye un sensor electrostático que lleva el proyectil. El
sensor electrostático tiene unas zonas conductoras de electricidad
primera y segunda separadas por un material dieléctrico para formar
dos placas de un condensador. La primera zona conductora de
electricidad está conectada conductivamente a un convertidor de
intensidad a voltaje y la segunda zona conductora está conectada
conductivamente a la superficie exterior del cuerpo del proyectil.
Un campo eléctrico que varía con el tiempo y que rodea el proyectil
hace que fluya dentro del sensor electrostático una corriente que
varía con el tiempo y que el convertidor de intensidad a voltaje
convierte en un voltaje que varía con el tiempo. Un dispositivo
detector de umbral está conductivamente conectado a una salida del
convertidor de intensidad a voltaje y proporciona una señal de
voltaje al mecanismo de seguridad y armado cuando la señal de
voltaje cambiante procedente del convertidor de intensidad a voltaje
supera un nivel predeterminado, para indicar que se ha producido un
cambio en la condición técnica detectada.
El solicitante es el propietario de la Serie Nº
08/668690 presentada el 24 de junio de 1996 y titulada "Aparato
con sonda cónica de cúpula saliente para uso con sensor
electrostático", cuyo contenido total se incorpora aquí como
referencia. En el trabajo con este invento, que utiliza un sensor
electrostático como un detector de proximidad, el solicitante
descubrió un brusco pico de voltaje asociado a la salida del
proyectil de la boca. Al principio, este pico de voltaje se pensó
que simplemente eran "interferencias". Sin embargo, después de
haberlo estudiado, el solicitante descubrió que este pico de
voltaje estaba causado por el gas ionizado "de fuga" asociado
con la salida del proyectil por la boca. El gas ionizado "de
fuga" crea un campo eléctrico que produce un voltaje que cuando
supera un umbral predeterminado indica la salida de la boca.
El uso de un sensor electrostático para detectar
la segunda condición técnica de la salida de la boca proporciona
algunas ventajas debido a que el sensor electrostático ya está
utilizado para detección de proximidad. Por lo tanto, el uso del
sensor electrostático para realizar otra función ahorra coste y
peso y reduce la complejidad, lo que proporciona un dispositivo más
fiable.
La figura 1 es un diagrama de bloques del aparato
sensor de condiciones técnicas que utiliza el invento; y
la figura 2 es un gráfico que muestra el pico de
voltaje que indica la salida de la boca.
Aunque este invento puede ser realizado de muchas
formas diferentes, aquí se describen en detalle las realizaciones
específicas preferidas del invento. Esta descripción es una
ejemplificación de los principios del invento y no se pretende que
limiten el invento a las realizaciones particulares ilustradas.
Con referencia ahora a la figura 1, se muestra un
diagrama de bloques del aparato del sensor de condiciones técnicas
en el que el proyectil se muestra generalmente en 10. El proyectil
10 lleva el sensor electrostático de la invención, que es un
condensador formado por una primera zona conductora en la sonda 12,
conductivamente conectada a un convertidor de corriente a voltaje
14, estando la primera zona conductora de la sonda 12 separada por
un material dieléctrico de una segunda zona conductora conectada a
la superficie exterior 16 del cuerpo del proyectil. Como se ha
discutido más detalladamente en la solicitud pendiente nº
08/668690, la sonda contiene un electrodo de anillo que es una
placa de un condensador sensor, estando formada la otra placa del
condensador por el cuerpo 16 del proyectil, que está conectado al
circuito de tierra.
A medida que el proyectil se acerca a la salida
de la boca, el gas ionizado "de fuga" crea un campo eléctrico
que varía con el tiempo, que se muestra esquemáticamente en 20. El
campo eléctrico 20 cambiante con el tiempo hace que la corriente que
varía con el tiempo fluya dentro del sensor electrostático, que es
convertida en un voltaje que varía con el tiempo por el convertidor
14 de intensidad a voltaje (corriente continua). El cuerpo 16 del
proyectil está conectado al circuito de tierra mientras que el
electrodo de anillo de la sonda 12 está conectado con la entrada a
tierra virtual inversora del convertidor 14. Esto crea una
configuración "cortocircuitada" del condensador sensor en la
que no se desarrolla voltaje entre las dos placas del condensador,
aunque fluye la corriente eléctrica.
Así pues, el campo eléctrico que varía con el
tiempo (dE/dt) 20 que envuelve el proyectil hace que una corriente
de salida (dI/dt) que varía con el tiempo fluya dentro de la sonda
12 del sensor y el convertidor 14 convierte esta corriente que varía
con el tiempo en un voltaje que varía con el tiempo (dV/dt) que es
procesado por los circuitos del sensor. La configuración 14 del
convertidor I-E de "sonda cortocircuitada" está
entre las dos placas del condensador, aunque fluye la corriente
eléctrica.
Así pues, el campo eléctrico que varía con el
tiempo (dE/dt) 20 que envuelve el proyectil hace que una corriente
de salida (dI/dt) que varía con el tiempo fluya dentro de la cabeza
12 del sensor y el convertidor 14 convierte esta corriente que varía
con el tiempo en un voltaje que varía con el tiempo (dV/dt) que es
procesado por los circuitos del sensor. La configuración 14 del
transformador I-E de "sonda cortocircuitada" es
conocida en la técnica y es la realización preferida en los
sensores de este tipo.
La salida del convertidor 14 es la entrada al
filtro de paso de banda pasivo 22 y al filtro de paso de banda
conmutado 24. El filtro de paso de banda conmutado está controlado
por un bloque lógico temporizador de encendido 26 que permite que el
sensor funcione en su modo de sensor de proximidad solamente
después de haberse conseguido la separación segura, aproximadamente
60 metros en la realización preferida. Los circuitos conectados al
filtro de paso de banda conmutado 24 están asociados con la función
de sensor de proximidad y se discute más detalladamente en la
solicitud pendiente nº 08/668690, actualmente emitida como patente
de EEUU 6.094.054 el 25 de julio de 2000, por lo que aquí no se
discutirá detalladamente.
El filtro de paso de banda pasivo 22 está
configurado para permitir que lo atraviesen las señales de alta
frecuencia entre aproximadamente 1 a 3 KHz, que están asociadas con
la salida de la boca del proyectil 10. El filtro 22 está conectado a
un detector 28 de nivel bipolar que produce un segundo voltaje de
condiciones técnicas al bien conocido dispositivo de seguridad y
armado (S & A) de la munición cuando el voltaje de la señal
supera un valor predeterminado, entre aproximadamente 0,5 y 1,0
voltios. El detector de nivel bipolar podría ser sustituido, si se
desea, por una tabla de búsqueda, que es muy conocida en la
técnica.
La figura 2 muestra la identificación analógica
de un ensayo sobre máquina como una función del tiempo, con el pico
de voltaje 30 indicando la salida de la boca.
Los anteriores ejemplos y explicaciones se dan a
modo ilustrativo y no exhaustivo. Estos ejemplos y explicación
sugerirán muchas variaciones y alternativas a cualquier experto en
la materia. Todas estas alternativas y variaciones se consideran
incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones anejas. También
se consideran incluidas en las reivindicaciones anejas aquellas
otras realizaciones equivalentes a las descritas aquí que personas
familiarizadas con la técnica pudieran reconocer.
Claims (7)
1. Un aparato sensor de condiciones técnicas para
un proyectil explosivo que tiene mecanismos de seguridad y armado,
comprendiendo
un proyectil explosivo (10) que tiene una
superficie exterior (16) del cuerpo del proyectil, un sensor
electrostático que lleva el proyectil, comprendiendo el sensor
electrostático unas zonas conductoras de la electricidad primera
(13) y segunda (16) separadas por un material dieléctrico (12) para
formar dos placas de un condensador, y donde la primera zona
conductora de electricidad está conductivamente conectada a un
convertidor de intensidad a voltaje (14) y la segunda zona
conductora eléctrica está conductivamente conectada a la superficie
exterior del cuerpo del proyectil, y un dispositivo (28) detector
del umbral conectado conductivamente a una salida del convertidor
de intensidad a voltaje para proporcionar una señal de voltaje al
mecanismo de seguridad y armado cuando la de la señal de voltaje
que varía con el tiempo procedente del convertidor de intensidad a
voltaje supera un nivel predeterminado, para indicar que se ha
producido un cambio en las condiciones técnicas detectadas;
caracterizado porque
un campo eléctrico (20) que varía con el tiempo y
que rodea el proyectil, originado por el gas ionizado "de
fuga" asociado con la salida del proyectil de una boca, hace que
fluya dentro del sensor electrostático una corriente que varía con
el tiempo y que es convertida en un voltaje que varía con el tiempo
por el convertidor de intensidad a voltaje.
2. El aparato sensor de condiciones técnicas de
la reivindicación 1 en el que el nivel de voltaje predeterminado
está comprendido entre aproximadamente 0,5 y 1,0 voltios.
3. El aparato sensor de condiciones técnicas de
la reivindicación 1 en el que el campo eléctrico variable con el
tiempo originado por el gas ionizado "de fuga" asociado con el
proyectil que sale de una boca hace que la señal de voltaje supere
el nivel predeterminado del dispositivo detector de umbral,
indicando que el proyectil ha salido de la boca.
4. El aparato sensor de condiciones técnicas de
la reivindicación 3 que incluye adicionalmente un detector de fuerza
inercial de retroceso que provee una señal de voltaje al mecanismo
de seguridad y armado a una aceleración predeterminada del
proyectil, y donde el mecanismo de seguridad y armado está
configurado y dispuesto para generar una señal de armado para armar
el proyectil solamente si las señales de voltaje indican que la
aceleración de retroceso del proyectil supera un nivel
predeterminado y que el proyectil ha salido de la boca.
5. El aparato sensor de condiciones técnicas de
la reivindicación 4 en el que el mecanismo de seguridad y armado
está configurado y dispuesto para armar el proyectil un tiempo
predeterminado después de recibir la señal de armado,
correspondiendo el tiempo predeterminado a una distancia de
seguridad del proyectil de la boca.
6. El aparato sensor de condiciones técnicas de
la reivindicación 5 en el que la distancia de separación segura es
de aproximadamente 60 metros.
7. El aparato sensor de condiciones técnicas de
la reivindicación 1 que adicionalmente incluye un detector de
proximidad conectado conductivamente al convertidor de intensidad a
voltaje para detonar el proyectil en respuesta a una señal
predeterminada de voltaje que varía con el tiempo inducida por un
campo eléctrico que rodea un objetivo cargado
electrostáticamente.
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