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EP 0 275 445 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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07.02.1990 Patentblatt 1990/06 |
(22) |
Anmeldetag: 07.12.1987 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)5: F42C 11/06 |
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Zufalls-Zeitzünder für unvorhersehbar zündende Streumunition
Random time fuse for submunition exploding unpredictably
Fusée à retardement aléatoire pour faire exploser une sous-munition aléatoirement
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE FR GB IT LI SE |
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Priorität: |
16.12.1986 DE 3642862
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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27.07.1988 Patentblatt 1988/30 |
(73) |
Patentinhaber: DIEHL GMBH & CO. |
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90478 Nürnberg (DE) |
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Erfinder: |
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- Siebert, Rainer
D-8505 Röthenbach (DE)
- Gerum, Erich
D-8500 Nürnberg 60 (DE)
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Entgegenhaltungen: :
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- MW-1 THE MULTI-PURPOSE WEAPON SYSTEM by Wolfgang Flume in Military Technology 2/1985,
pages 64-72
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Zufalls-Zeitzünder gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
[0002] In dem Aufsatz von Wolfgang Flume "MW-1 - the multi-purpose weapon system", Military
technology Heft 2/1985 Seite 64 (Mitte der rechten Spalte von Seite 70 ), ist die
taktische Bedeutung von zufällig oder jedenfalls quasi-zufällig zündenden Streuminen
bekannt. Andere Einsatzmöglichkeiten solcher Zufalls-Zeitzünder sind etwa Startbahnbomben,
deren Bohrladungen bei Aufprall, aber deren Sprengladungen erst unvorhersehbar dagegen
zeitverzögert, zünden sollen; oder in die See ausgesetzte Täuschkörper, die zur Irritation
einer Sonar-Ortungsanlage in unterschiedlichen Positionen zu nicht vorhersehbaren
Zeitpunkten aktiv werden sollen; oder Selbstzerlegungseinrichtungen an Bomben und
Geschossen, die aus irgendeinem Grunde nicht in Abhängigkeit von der Annäherung an
oder dem Auftreffen auf ein Ziel gezündet haben.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Zufalls-Zeitünder anzugeben,
die bei sehr geringem schaltungstechnischem Aufwand eine hohe Funktionssicherheit
aufweisen und innerhalb etwa der Zeitspanne zwischen dem Ausstoßen und dem Bodenaufschlag
von Streumunition eine möglichst breite Zufallsverteilung der Zeitspannen bis zur
Ausgabe des jeweiligen Zündsignales innerhalb einer schaltungstechnisch maximal vorgebbaren
Verzögerungszeit liefern.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der gattungsgemäße Zeitzünder
gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.
[0005] Die Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß es für eine ausreichend breite Zufallsverteilung
nicht des schaltungstechnischen Aufwandes zur Erzeugung stochastischer Zahlen (vgl.
z.B. DE-PS 31 29 550) für Vorgabe von Zähl-Endstellungen (bei deren Erreichen das
Zündsignal ausgegeben wird) bedarf; daß es vielmehr genügt, innerhalb einer funktionsbedingt
nicht genau festliegenden Zeitspanne (wie dem Zeitablauf zwischen dem Ausstoß und
dem Bodenaufschlag von Streumunition) einen Zähler beschränkter Zählkapazität mit
Zählimpulsen derart hochfrequenter Impulsfolgefrequenz zu beaufschlagen, daß er sehr
häufig zyklisch durchlaufen wird. In den unterschiedlichen, etwa gleichzeitig verbrachten
Streumunitionen sind beim Bodenaufschlag deshalb unterschiedliche, zufällige Zählendstellungen
erreicht; und diese konzentrieren sich nicht auf einen bestimmten Ausschnitt der Zählkapazität,
sondern aufgrund der zyklischen Wiederholung des Zählvorganges streuen sie über die
gesamte Breite der Zählkapazität. Damit ist in guter Näherung eine statistische Verteilung
der Zählendstellungen über die ausgeworfene Submunitions-Charge erreicht, wofür in
jeder Submunition im wesentlichen nur ein zyklischer Zähler mit Taktgeber und eine
Weichenschaltung zum Starten und Beenden des Zählvorganges realisiert sein muß. Wenn
nun in der jeweiligen Streumunition, aus dieser individuellen Zählendstellung heraus,
bis zur Ausgabe eines Zündsignales bei Erreichen einer (einheitlich oder unterschiedlich
vorgegebenen) Auslösezählstellung weitergezählt wird, erscheinen an den einzelnen
Streumunitionen zu quasi-statistisch unterschiedlichen Zeitpunkten, innerhalb einer
durch die Zähler- und Taktfrequenz-Vorgabe schaltungstechnisch begrenzten maximalen
Zeitspanne, die individuellen Zündsignale, um die jeweilige Wirkladung zu initiieren.
Die maximale Verzögerungszeit ab Stop des rasch zyklisch durchlaufenden Zählers ist
also vorgebbar durch die danach wirksame Zähltaktfrequenz und das maximal verfügbare
Zählvolumen.
[0006] Schaltungstechnisch besonders einfach ist die Realisierung eines solchen Zeitzünders,
wenn die Funktion des zyklischen Zählers mit derjenigen des Zähltaktgebers kombiniert
wird, indem zwei aufeinanderfolgende Inverterstufen als R-C-Oszillator beschaltet
werden; wie für ein besonderes Ausführungsbeispiel in der DE-AS 28 01 278 näher erläutert.
[0007] Für den Ablauf der verbleibenden Zeitspanne von der zufällig erreichten Zählendstellung
bis zur Auslösung des Zündsignales kann bei Weiterbenutzung des gleichen Zählers auf
eine niedrigere Folgefrequenz der Zählimpulse umgeschaltet oder/und bei gleicher oder
veränderter Folgefrequenz der Zählimpulse auf eine größere Zählkapazität (bzw. einen
weiteren Zähler) umgeschaltet werden. Insbesondere dann, wenn eine Mindestanzahl weiterer
Zählschritte nach Erreichen der zufälligen Zählendstellung gewährleistet ist, lassen
sich die vor Erreichen der Zündsignal-Auslösestellung angesteuerten Zählerausgänge
auch zur Initiierung programmgesteuerter Funktionen, wie Entsicherungsmaßnahmen in
der einzelnen Streumunition, auswerten.
[0008] Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und, aus nachstehender Beschreibung
von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert nach
Art elektrischer Blockschaltbilder skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen
zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schaltung für einen quasi-stochastischen elektronischen Zeitzünder mit
einem nacheinander aus unterschiedlich ausgelegten Taktgebern ansteuerbaren Zähler
und
Fig. 2 in Abwandlung gegenüber Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit Zähler-Umschaltung
und zusätzlichem Abgriff von Zeit-Steuersignalen.
[0009] Der in der Zeichnung als elektrisches Blockschaltbild dargestellte Zeitzünder 11
ist für Streumunition gedacht, die mittels eines stationären oder z.B. an einem Flugzeug
mitführbaren Verbringungsgerätes ausgestoßen wird und auf dem Boden innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne zu einem nicht vorhersehbaren Zeitpunkt - also nicht initiiert
durch relative Annäherung an ein Zielobjekt - detonieren soll, weil der Zeitzünder
11 ein Zündsignal 12 an beispielsweise einen elektrischen Detonator (in der Zeichnung
nicht berücksichtigt) liefert.
[0010] Dafür wird die Schaltung des Zeitzünders 11 mittels einer Startinformation 13 z.B.
in Abhängigkeit vom Verlassen der Verbringungseinrichtung in Funktion gesetzt, beispielsweise
durch Übernahme der Betriebsspannung aus dem Bordnetz eines Flugzeugs oder durch Einschalten
einer mitgeführten Spannungsquelle mittels-der Ausstoßbeschleunigung oder der Freigabe
eines Rohr-Abtaststiftes (in der Zeichnung nicht näher ausgeführt). Solange eine Umschaltinformation
14 (vgl. unten) noch nicht erscheint, bewirkt die Startinformation 13 den Betrieb
eines Taktgebers 15 zur relativ hochfrequenten Ansteurung eines zyklischen Zählers
16. Dieser ist in Hinblick auf die hohe Zählimpulsfrequenz 17.1 so bemessen, daß er
sehr häufig bis ans Ende seiner Kapazität zählt und dann jeweils einen neuen Zählzyklus
beginnt. In der Zeichnung ist das dadurch veranschaulicht, daß periodisch immer wieder
ein Rücksetzimpuls 18 generiert wird, um den nächsten Zählzyklus zu beginnen; obgleich
dieser Rücksetzvorgang bei Binärzählern ohne Erfordernis eines solchen externen Steuerimpulses
(nämlich intern, mit Erschöpfung der Zählkapazität) stattfindet.
[0011] Wenn nach einer, nicht exakt vorherbestimmbaren, Zeitspanne ab Erscheinen der Startinformation
13 die Umschaltinformation 14 auftritt, hat der Zähler 16 deshalb irgendeine momentane
Zählstellung innerhalb seiner Zählkapazität erreicht.
[0012] Die Umschaltinformation 14, mit deren Erscheinung das zyklische Zählen in dieser
Zähl-Endstellung unterbrochen wird, erscheint vorzugsweise in Abhängigkeit von einer
definierten Annäherung an ein Ziel, z.B. vom Auftreffen der verbrachten Munition auf
den Boden und dort etwa ausgelöst durch einen auf den Landestoß oder auf das stationäre
Gewicht ansprechenden Schalter (in der Zeichnung nicht ausgeführt). Da mehrere selbst
gleichzeitig ausgestoßene Streumunitionen aufgrund der Umwelteinflüsse erst nach jedenfalls
geringfügig unterschiedlichen Zeiten auf dem Boden landen, zumal der Taktgeber 15
schaltungsmäßig nicht für Abgabe einer stabilisierten Zählimpulsfrequenz 17 ausgelegt
sein muß, zeigt eine Charge ausgebrachter Streumunition nach der Landund auf dem Grund
praktisch eine Zufallsverteilung der momentanen Zählendstellungen der einzelnen Zähler
16, ohne daß irgendein schaltungstechnischer Aufwand für die Erwingung einer Zufallsverteilung
erforderlich wäre. Am Grund, mit Erscheinen der Umschaltinformation 14, wird daraufhin
der Zähler 16 aus der momentanen Zählstellung heraus nicht mehr mit der hochfrequenten
Zählimpulsfolgefrequenz 17.1, sondern mit einer dagegen sehr langsamen Taktfrequenz
17.2 weitergeschaltet, bis eine vorgegebene Zählstellung - im Beispiel der Fig. 1
das Zähler-Überlaufsignal 19 - erscheint. Je nach der Ausgangsstellung dieser langsamen
Weiterzählung (also je nach der Zählendstellung, die mit der hohen Zählimpulsfolgefrequenz
17.1 erreicht wurde) dauert es also ab Erscheinen der Umschaltinformation 14 unterschiedlich
lang, bis mit der niedrigen Zählfrequenz 17.2 erstmals das Überlaufsignal 19 erscheint;
wobei die größte Zeitspanne, durch die Zählkapazität des Zählers 16 und die niedrige
Zählimpulsfolgefrequenz 17.2, schaltungstechnisch beispielsweise auf einige Stunden
oder einige Tage vorgebbar ist.
[0013] Gesteuert über eine Weichenschaltung 20 für das Umschalten zwischen einem hochfrequenten
und einem niederfrequenten Taktgeber 15.1-15.2 in Abhängigkeit vom Erscheinen der
Umschaltinformation 14-wird ein Ausgangsgatter 21 freigegeben, um das Zündsignal 12
abzugeben, sobald nach Erscheinen der Umschaltinformation 14 das Überlaufsignal 19
auftritt.
[0014] Entgegen der vereinfachten Darstellung in der Zeichnung brauchen nicht getrennte
Taktgeber 15.1 und 15.2 vorgesehen zu sein, um einerseits die quasi-zufällige Zählendstellung
innerhalb der Zählkapazität des Zählers 16 bei Erscheinen der Umschaltinformation
14 und andererseits danach das langsame Weitertakten bis zur Ausgabe des Zündsignales
12 zu gewährleisten. Stattdessen können z.B. auch die Informationen 13/14 unmittelbar
oder über eine Weichenschaltung 20 auf einen Taktgeber 15 zur internen Umsteuerung
seiner frequenzbestimmenden Schaltung ausgelegt sein.
[0015] Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 beruht auf dem gleichen Funktionsprinzip wie
diejenige nach Fig. 1, insoweit ein rasch angesteuerter zyklischer Zähler 16 zwischen
Erscheinen einer Startinformation 13 und einer Umschaltinformation 14 mehrfach durchgezählt
wird, um dann in einer zufälligen Zählstellung innerhalb des gesamten verfügbaren
Zählvolumens anzuhalten und dadurch die individuelle Zeitspanne bis zur Auslösung
eines Zündsignales 12 zu definieren. Zur Vereinfachung der Darstellung eines schaltungstechnischen
Ausführungsbeispieles sind wieder zwei Taktgeber 15.1, 15.2 vorgesehen, zwischen denen
in Abhängigkeit von der aufeinanderfolgenden Ansteuerung der Weichenschaltung 20 umgesteuert
wird. Ab Erscheinen der Umschaltinformation 14 wird der bis dahin schnell zyklisch
durchgezählte Zähler 16.1 mit Zählimpulsen 17.2 niedrigerer Impulsfolgefrequenz angesteuert,
die von einem nun zusätzlichen Zähler 16.2 geliefert werden, der seinerseits (im dargestellten
Beispielsfalle aus dem Taktgeber 15.2) zyklisch durchgezählt wird und jeweils am Ende
seiner Zählkapazität einen Zählimpuls 17.2 ausgibt. Je nach der Zählkapazität dieses
zusätzlichen Zählers 16.2 erfolgt das Aufzählen des ersten Zählers 16.1 aus der Stop-Stellung
bis zur Auslösung des Zündsignales 12 nun also über eine sehr lang dimensionierbare
Zeitspanne; wobei unabhängig vom Erreichen der Zählendstellung im ersten Zähler 16.1
(also auch dann, wenn nur noch ein Zählschritt fehlen sollte) vorher jedenfalls einmal
am zweiten Zähler 16.2 eine Anzahl zeitlich gegeneinander definiert versetzter Steuersignale
22 abgegriffen werden kann. Dadurch ist sichergestellt, daß erst nach Erscheinen der
Umschaltinformation 14 aber schon vor Generierung des Zündsignales 12 bestimmte Hilfsfunktionen
wie eine Entsicherung durch elektrische Auslösung eines pyrotechnischen Kraftelementes
ablaufen. Der Zähler 16.2 ist zunächst (durch eine nicht näher dargestellte Reseteinrichtung)
in eine Anfangsposition gesetzt. Wenn die Stopstellung des ersten Zählers 16.1 mehr
als einen Zählschritt von der Zählendstellung entfernt ist, wird der dann zusätzlich
vorgeschaltete weitere Zähler 16.2 zwar mehrfach zyklisch durchlaufen; in der Praxis
stört aber nicht, daß dann die Folge der Steursignale 22 mehrfach hintereinander auftritt,
weil beispielsweise ein einmal gezündetes pyrotechnisches Kraftelement kein zweites
Mal angesteuert werden kann oder eine erstmals erfolgte Ansteuerung eines elektronischen
Schaltkreises danach über eine Kippschaltung ansteuerungssseitig abgetrennt und verriegelt
sein kann. Jedenfalls erübrigt es sich somit, für den Ablauf definierter Vorgänge
zwischen beispielsweise dem Auftreffen einer Submunition auf dem Boden und der Ansteuerung
ihres Gefechtskopfes eine zusätzliche Zeitsteuerschaltung einzubauen und aus einem
gesondert zu realisierenden Detektorkreis zu starten - solche zusätzlichen Funktionen
sind funktionell höchst zuverlässig und ohne besonderen schaltungstechnischen Mehraufwand
in die Schaltung des Zufalls-Zeitzünders integrierbar.
1. Zufalls-Zeitzünder (11) für unvorhersehbar zündende Streumunition (10), die durch
ein elektrisches Zündsignal (12) initiierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein
zyklischer Zähler (16; 16.1) mit beschränkter Zählkapazität, die sehr häufig zyklisch
durchlaufen wird vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von einer Zeitspanne, die beim
Verbringen der Streumunition (10) abläuft, mit Zählimpulsen (17.1) beaufschlagt wird,
und daß bei Erscheinen einer Umschaltinforrnation (14) aus der momentan im zyklischen
Zähler (16; 16.1) erreichten Zählendstellung bis zu einer vorgegebene Auslöse-Zählstellung
für Abgabe des Zündsignales (12) weitergezählt wird.
2. Zeitzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Erscheinen der Umschaltinformation
(14) mit Zählimpulsen (17.1) höherer Pulsfolgefrequenz gezählt wird, als nach Erscheinen
der Umschaltinforrnation (14).
3.Zeitzünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erscheinen der
Umschaltinformation (14) eine großere Zählkapazität wirksam ist, als vor Erscheinen
der Umschaltinformation (14).
4. Zeitzünder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zyklische Zähler (16.1)
mit einem in Abhängigkeit vom Erscheinen der Umschaltinformation (14) wirksamen weiteren
Zähler (16.2) zur Abgabe niederfrequenterer Zählimpulse (17.2) an den ersten Zähler
(16.1) zusammengeschaltet ist.
5. Zeitzünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem weiteren Zähler
(16.2) zeitlich gegeneinander versetzte Steuersignale (22), insbesondere für eine
Entsicherungs-Programmablaufschaltung, abgegriffen sind.
6. Zeitzünder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
als Taktgeber (15; 15.1, 15.2) wenigstens eine R-C-Oszillator-Beschaltung zweier aufeinanderfolgender
Inverterstufen eines zyklischen Zählers (16; 16.1, 16.2) vorgesehen ist.
1. Allumeur à retard aléatoire (11) pour une munition à dispersion à allumage imprévisible
qui peut être initiée à l'aide d'un signal d'allumage électrique (12), caractérisé
en ce qu'il est prévu un compteur cyclique {16; 16.1) à capacité de comptage limitée
et qui est actionné cycliquement très fréquemment, compteur qui est soumis à des impulsions
de comptage (17.1), en fonction d'un intervalle de temps s'écoulant lors du transport
de la munition à disperser (10), et en ce que, lors de l'apparition d'une information
de commutation (14) provenant de la position de comptage momentanément atteinte dans
le compteur cyclique (16; 16.1), on continue à compter jusqu'à une position de comptage
de déclenchement prédéterminée dans le but de délivrer l'impulsion d'allumage (12).
2. Allumeur à retard selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avant l'apparition
de l'information de commutation (14), on compte avec des impulsions de comptage (17.1)
dont la fréquence de succession est plus élevée qu'après l'apparition de l'information
de commutation (14).
3. Allumeur à retard selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'après l'apparition
de l'information de commutation (14) une capacité de comptage plus importante qu'avant
l'apparition de l'information de commutation (14) est active.
4. Allumeur à retard selon la revendication 3, caractérisé en ce que le compteur cyclique
(16.1) est connecté à un autre compteur (16.2) actif en fonction de l'apparition de
l'information de commutation (14) dans le but de délivrer des impulsions de comptage
(17.2) d'une fréquence plus basse au premier compteur (16.1).
5. Allumeur à retard selon la revendication 4, caractérisé en ce que des signaux de
commande (22) provenant du compteur supplémentaire (16; 2) et chronologiquement décalés
les uns des autres sont prélevés, en particulier pour un circuit de déroulement d'un
programme de mise en état armé.
6. Allumeur à retard selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce
qu'il est prévu au moins un montage à oscillateur de type RC de deux étages inverseurs
successifs d'un compteur cyclique (16; 16.1, 16.2), pour servir de rythmeur (15; 15.1,
15.2).
1. A random time fuze (11) for unforeseeably detonating scatter munition (10) which
is initiatable by an electrical detonating signal (12), characterised in that a cyclical
counter (16; 16.1) having a restricted counting capacity which is cyclically run through
very frequently is provided, which is acted upon with counting impulses (17.1) as
a function of a period of time which expires upon the delivery of the scatter munition
(10), and in that upon the appearance of an item of switch-over information (14) further
counting is effected from the counting end position instantaneously achieved in the
cyclical counter (16; 16.1) as far as a preset triggering counting position for the
issuance of the detonating signal (12).
2. A time fuze according to claim 1, characterised in that prior to appearance of
the item of switch-over information (14) counting is effected with counting impulses
(17.1) of higher pulse repetition frequency than after the appearance of the item
of switch-over information (14).
3. A time fuze according to claim 1 or 2, characterised in that after the appearance
of the item of switch-over information (14) a larger counting capacity is effective
than prior to the appearance of the item of switch-over information (14).
4. A time fuze according to claim 3, characterised in that the cyclical counter (16.1)
is connected together with a further counter (16.2), effective as a function of the
appearance of the item of switch-over information (14), for the issuance of low-frequency
counting impulses (17.2) to the first counter (16.1).
5. A time fuze according to claim 4, characterised in that temporally mutually offset
control signals (22), more especially for an arming programme course circuit, are
tapped from the further counter (16.2).
6. A time fuze according to one of the preceding claims, characterised in that at
least one R-C-oscillator circuit of two consecutive inverter stages of a cyclical
counter (16; 16.1, 16.2) is provided as the timing generator (15; 15.1, 15.2).