Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für einen Drallgeschosszünder.
Als Sicherungseinrichtungen für einen Drallgeschosszünder sind beispielsweise Bolzensysteme mit Fliehkraftbolzen und Anschlag bekannt.
Eine Sicherungseinrichtung für einen Drallgeschosszünder ist beispielsweise in der EP 0 360 187 B1 beschrieben. Bei dieser bekannten Sicherungseinrichtung ist ein Haltering mit einem Keilnutprofil ausgebildet, das radial nach innen orientierte Stützlappen und zwischen diesen Ausnehmungen aufweist. Die Stützlappen und die Ausnehmungen weisen in etwa gleich große Grundflächenabmessungen auf. Das hat auf das drall- d.h. zentrifugalkraftbedingte Aufspreizverhalten des Halterings Auswirkungen. Diese bekannte Sicherungseinrichtung weist außerdem eine Federeinrichtung auf, die von einer kegelförmigen Spiraldruckfeder gebildet ist.
Die US 4 004 521 A zeigt eine Sicherungseinrichtung für einen Drallgeschosszünder mit einem Zünderkörper und einem Lagerkörper, die zwischen sich einen kugelförmigen Hohlraum bestimmen, in welchem ein kugelartiger Rotor, in dem ein Detonator vorgesehen ist, drehbeweglich gelagert ist. Der Rotor ist von einer C-förmigen Feder umgeben, die in der Sicherstellung der Sicherungseinrichtung den Rotor mittels des Lagerkörpers und einer auf den Lagerkörper einwirkenden Schraubenfeder an einer Drehung hindert. Bei einer Beschleunigung bewegt sich der Rotor zusammen mit dem Lagerkörper von einer in den Rotor eingreifenden Anstechnadel weg. Bei zunehmender Drehrate des Projektils, in dem die Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, kommt es zudem zu einem Aufspreizen der C-förmigen Feder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung der eingangs genannten Art für einen Drallgeschosszünder, insbesondere für ein Mittelkaliber-Waffensystem, zu schaffen, die für relativ hohe Ansetz- und Zuführbeschleunigungen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sicherungseinrichtung für einen Drallgeschosszünder mit einem Zünderkörper und einem Lagerkörper, die zwischen sich einen kugelförmigen Hohlraum bestimmen, in welchem ein kugelartiger Rotor drehbeweglich gelagert ist, in dem ein Detonator vorgesehen ist, wobei
- a) der Rotor von einem Rotorsicherungsring umgeben ist, der in der Sicherstellung der Sicherungseinrichtung den Rotor mittels eines Beschleunigungsrings und eines den Beschleunigungsring mit dem Rotorsicherungsring formschlüssig verbindenden Federelements an einer Drehung hindert,
- b) der Rotorsicherungsring zum rotations- und fliehkraftbedingten Aufspreizen in einen Freiraum hinein mit einem Schlitz ausgebildet ist,
- c) der Beschleunigungsring ein L-förmiges Querschnittsprofil mit einem Anlageschenkel für das Federelement und einem Halteschenkel für den Rotorsicherungsring aufweist,
- d) der Rotor eine Ausnehmung aufweist, in die in der Sicherstellung der Sicherungseinrichtung eine Buchse formschlüssig hinein steht, die mit einem zweiten Entsicherungssystem verbunden ist,
- e) der Beschleunigungsring nach rotations- und fliehkraftbedingtem Aufspreizen des Rotorsicherungsrings in den Freiraum dadurch blockierbar ist, dass der Halteschenkel am aufgespreizten Rotorsicherungsring zur Anlage kommt und
- f) der Rotor in seiner Entsicherungsstellung erst in seine axiale Scharfstellung drehbar ist, wenn die Buchse über das zweite Entsicherungssystem zu einer Wegbewegung vom Rotor freigegeben ist.
Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen dieser erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann erfindungsgemäß auch durch die Merkmale des Anspruches 8 gelöst werden. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen einer derartigen erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung sind in den Ansprüchen 9 bis 16 gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung weist den Vorteil auf, dass der Rotor für den im Zünderkörper vorgesehenen Zünder erst freigegeben wird, wenn die Abschussbeschleunigung und die drallbedingte Rotationsbeschleunigung anliegt. Das bedeutet, dass kurzzeitige Impulse, wie sie beispielsweise bei einem Falltest auftreten, nicht als für eine Zündung ausreichendes Signal detektiert werden, so dass der Rotor in Sicherstellung bleibt. Insbesondere werden mit der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung in vorteilhafter Weise extrem hohe Zuführ- und Ansetzbeschleunigungen aufgefangen und nicht über den Rotor auf den inneren Aufbau übertragen. Das führt in vorteilhafter Weise zu einer hohen Funktionszuverlässigkeit.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung.
Es zeigen:
- Figur 1
- abschnittweise in einer Längsschnittdarstellung eine erste Ausführungsform der Sicherungseinrichtung in der Sicherstellung,
- Figur 2
- einen Querschnitt durch die Sicherungseinrichtung gemäß Figur 1 in der Sicherstellung,
- Figur 3
- eine der Figur 1 ähnliche Längsschnittdarstellung der Sicherungseinrichtung in der entsicherten Stellung,
- Figur 4
- einen Querschnitt durch die entsicherte Sicherungseinrichtung,
- Figur 5
- eine Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Sicherungseinrichtung, wobei nur der Zünderkörper, nicht jedoch auch der Lagerkörper der Sicherungseinrichtung dargestellt ist, und
- Figur 6
- einen Querschnitt durch die Sicherungseinrichtung gemäß Figur 5.
Figur 1 zeigt abschnittweise längsgeschnitten eine Ausführungsform der Sicherungseinrichtung 10 für einen Drallgeschosszünder. Die Sicherungseinrichtung 10 weist einen abschnittweise gezeichneten Zünderkörper 12 und einen ebenfalls nur abschnittweise gezeichneten Lagerkörper 14 auf. Der Zünderkörper 12 und der Lagerkörper 14 sind jeweils mit einem halbkugelförmigen Hohlraum ausgebildet, so dass sich im zusammengebauten Zustand zwischen dem Zünderkörper 12 und dem Lagerkörper 14 ein kugelförmiger Hohlraum 16 ergibt. Im kugelförmigen Hohlraum 16 ist ein kugelartiger Rotor 18 drehbeweglich gelagert. Im kugelartigen Rotor 18 ist ein Detonator 20 angeordnet. Der kugelartige Rotor 18 ist außerdem mit einer Ausnehmung 22 ausgebildet, in die in der in Figur 1 gezeichneten Sicherstellung - und auch in der in Figur 3 gezeichneten Entsicherungsstellung - eine Buchse 24 formschlüssig hineinsteht, die mit einem (nicht gezeichneten) zweiten Entsicherungssystem verbunden ist. In der Buchse 24 ist zum Anstechen des Detonators 20 - nach einer Verstellung des Rotors 18 in die axiale Scharfstellung - eine Anstechnadel 26 angeordnet.
Der kugelartige Rotor 18 ist von einem Rotorsicherungsring 28 umgeben, der in der Sicherstellung (siehe Figur 1) den Rotor 18 mittels eines Beschleunigungsringes 30 und eines den Beschleunigungsring 30 mit dem Rotorsicherungsring 28 formschlüssig verbindenden Federelementes 32 an einer Drehung in die Scharfstellung hindert. Der Rotorsicherungsring 28 ist zum rotations- und fliehkraftbedingten Aufspreizen in einen Freiraum 34 hinein, mit einem Schlitz 36 (siehe Figur 2) ausgebildet. Um das rotations-und fliehkraftbedingte Aufspreizen des Rotorsicherungsringes 28 in den Freiraum 34 hinein zu erleichtern, ist der Rotorsicherungsring 28 dem Schlitz 36 diametral gegenüberliegend mit einer Einkerbung 38 ausgebildet. Diese Einkerbung 38 bewirkt eine entsprechende Materialschwächung 40 des Rotorsicherungsringes 28, wodurch das erwähnte Aufspreizen des Rotorsicherungsringes 28 erleichtert wird.
Wie aus Figur 1 des Weiteren ersichtlich ist, ist der Rotorsicherungsring 28 im äquatorialen Verbindungsbereich 42 zwischen dem Zünderkörper 12 und dem Lagerkörper 14, rotations- und fliehkraftbedingt aufspreizbar, vorgesehen. Der Rotorsicherungsring 28 ist in einer Ausnehmung 44 angeordnet, die an der an den Zünderkörper 12 angrenzenden Stirnseite 46 des Lagerkörpers 14 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 44 weist den Freiraum 34 für den rotations- und fliehkraftbedingt aufgespreizten Rotorsicherungsring 28 auf.
Der Zünderkörper 12 ist mit einem ringförmigen, axial orientierten Aufnahmeraum 48 für das Federelement 32 und den Beschleunigungsring 30 ausgebildet. Der Beschleunigungsring 30 ist entlang einer den Aufnahmeraum 48 innenseitig begrenzenden, axial orientierten zylindrischen Führungsfläche 50 axial beweglich geführt. Außenseitig ist der Aufnahmeraum 48 mit einem abgestuften Profil 52 ausgebildet. Durch das abgestufte Profil 52 ergibt sich ein innenseitiger Lagerabschnitt 54 für das Federelement 32 und ein sich daran außenseitig axial anschließender Führungsabschnitt 56 für den Beschleunigungsring 30. Der Beschleunigungsring 30 weist ein L-förmiges Querschnittsprofil mit einem Anlageschenkel 58 für das Federelement 32 und einem Halteschenkel 60 für den Rotorsicherungsring 28 auf.
Die Funktionsweise der Sicherungseinrichtung 10 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 erläutert, in welchen gleiche Einzelheiten jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 alle Einzelheiten jeweils detailliert zu beschreiben:
In der in den Figuren 1 und 2 gezeichneten Sicherstellung fixiert der Rotorsicherungsring 28 den kugelartigen Rotor 18. Der Beschleunigungsring 30 verhindert, dass sich der Rotorsicherungsring 28 öffnen kann. Das Federelement 32 ist gegen den Beschleunigungsring 30 gezwängt, so dass es den Beschleunigungsring 30 in der Sicherstellung hält.
Wenn beispielsweise bei der Durchführung eines Falltests eine kurzzeitige Beschleunigung auftritt, kann der Beschleunigungsring 30 das Federelement 32 zusammendrücken. Dabei wird der Formschluss zwischen dem Beschleunigungsring 30 und dem Rotorsicherungsring 28 aufgehoben und der Rotorsicherungsring 28 freigegeben. Diese Freigabe bewirkt jedoch kein Öffnen des Rotorsicherungsringes, d.h. kein Aufspreizen desselben, weil keine Rotation stattfindet. Der Rotor 18 kann sich also nicht in die axiale Scharfstellung drehen.
Nach Abklingen der besagten kurzzeitigen translatorischen Beschleunigung wird der Beschleunigungsring 30 durch Entspannung des Federelementes 32 wieder in die in den Figuren 1 und 2 gezeichnete Sicherstellung bewegt.
Figur 2 verdeutlicht die rotationssymmetrische Ausbildung der Sicherungseinrichtung und insbesondere die Ausbildung des Rotorsicherungsringes 28 mit dem Schlitz 36 und der Einkerbung 38 und die durch die Einkerbung 38 bewirkte Materialschwächung 40.
Die Figuren 3 und 4 verdeutlichen die Entsicherungsstellung der Sicherungseinrichtung 10. Dabei wird das ausgelöste Federelement 32 durch den Beschleunigungsring 30 bei anhaltender Abschussbeschleunigung zusammengedrückt. Beim Auftreten der drallbedingten Rotation und der daraus resultierenden Fliehkraft wird der Rotorsicherungsring 28 radial nach außen in den Freiraum 34 bewegt, wie aus Figur 4 deutlich ersichtlich ist, und der Rotor 18 freigegeben.
Beim Absinken der Abschussbeschleunigung entspannt sich das Federelement 32 wieder und bewegt den Beschleunigungsring 30 wieder in Richtung Sicherstellung. Der Beschleunigungsring 30 kann sich jedoch nicht wieder in die in Figur 1 gezeichnete Sicherstellung zurückbewegen, weil er nun von dem aufgespreizten Rotorsicherungsring 28 blockiert wird, d.h. mit seinem Halteschenkel 60 am aufgespreizten Rotorsicherungsring 28 zur Anlage kommt. Das Federelement 32 spannt somit über den Beschleunigungsring 30 den Rotorsicherungsring 28 in seiner Lage. Der Rotor 18 kann sich jedoch erst in seine axiale Scharfstellung drehen, wenn über ein (nicht dargestelltes) zweites Entsicherungssystem die Buchse 24 freigegeben wird und sich vom Rotor 18 wegbewegt.
Die Figur 4 verdeutlicht den deformierten, d.h. aufgespreizten Rotorsicherungsring 28, der sich bei einer schnellen Rotation fliehkraftbedingt öffnet und den Rotor 18 freigibt.
Die Figuren 5 und 6 verdeutlichen eine zweite Ausführungsform der Sicherungseinrichtung 10, wobei auf die Darstellung des Lagerkörpers 14 verzichtet wurde. Es ist nur der Zylinderkörper 12 mit seiner halbkugelförmigen Aussparung verdeutlicht.
Mit der Bezugsziffer 18 ist auch in den Figuren 5 und 6 der kugelartige Rotor bezeichnet, in dem ein Detonator 20 angeordnet ist.
Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, weist der Rotor 18 drei Ausnehmungen 62 auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt und radial orientiert sind. In die jeweilige Ausnehmung 62 steht in der in den Figuren 5 und 6 gezeichneten Sicherstellung ein zugehöriger radial orientierter Querbolzen 64 hinein. Der jeweilige Querbolzen 64 ist in einem zugehörigen, im Zünderkörper 12 ausgebildeten Querbolzen-Führungsloch 66 linear beweglich geführt.
An seinem vom Rotor 18 abgewandten Endabschnitt ist jeder Querbolzen 64 mit einem axial orientierten Durchgangsloch abgebildet, das zur Aufnahme eines axial orientierten Beschleunigungsbolzens 70 vorgesehen ist. Mit dem jeweiligen Beschleunigungsbolzen 70 ist ein Federelement 72 (siehe Figur 5) verbunden.
Die Querbolzen 64 sind an ihrem radial äußeren Endabschnitt außerdem jeweils mit einem Durchgangsloch 74 ausgebildet. Ein zweites Federelement 76, das als Ringfeder ausgebildet ist, erstreckt sich durch die Durchgangslöcher 74 der radial orientierten Querbolzen 64. Das zweite Federelementes 76 ist in einer Ringnut 78 des Zünderkörpers 12 ausgebildet.
Mit der Bezugsziffer 22 ist auch in Figur 5 die im Rotor 18 ausgebildete Ausnehmung bezeichnet, in der in der Sicherstellung der Sicherungseinrichtung 10 eine Buchse 24 hineinsteht.
Die Funktionsweise der Sicherungseinrichtung 10 gemäß den Figuren 5 und 6 ist wie folgt:
Bei dieser Ausbildung der Sicherungseinrichtung 10 ist wenigstens ein Querbolzen 64 vorgesehen, oder es sind beispielsweise drei Querbolzen 64 - je nach den zu erwartenden mechanischen Belastungen - vorgesehen, um für extrem hohe Zuführ-und Ansetzbeschleunigungen geeignet zu sein.
In der Sicherstellung der Sicherungseinrichtung 10 hält das jeweilige Federelement 72 den zugehörigen axial orientierten Beschleunigungsbolzen im zugehörigen Beschleunigungsbolzen-Führungsloch 68, so dass der jeweilige Querbolzen 64, in den Rotor 18 formschlüssig hineinstehend, fixiert ist. Bei Auftreten einer kurzzeitigen Beschleunigung, wie sie beispielsweise bei einem Falltest auftritt, kann der jeweilige Beschleunigungsbolzen 70 das zugehörige Federelement 72 zusammendrücken. Die Querbolzen 64 verbleiben jedoch in der formschlüssigen Sicherstellung mit dem Rotor 18, weil das zweite Federelement 76 die Querbolzen 64 in der Sicherstellung hält.
Figur 6 verdeutlicht den rotationssymmetrischen Aufbau der Sicherungseinrichtung 10.
Bei Wirksamwerden einer Abschussbeschleunigung drücken die Beschleunigungsbolzen 70 die zugehörigen Federelemente 72 zusammen, so dass die radial orientierten Querbolzen 64 von den Beschleunigungsbolzen 70 freigegeben sind. Bei der folgenden Rotation werden die radial orientierten Querbolzen 64 fliehkraftbedingt nach außen bewegt. Dabei drücken die Querbolzen 64 das zweite Federelement 76 radial nach außen, so dass das zweite Federelement 76 auseinander bewegt wird. Damit wird der Rotor 18 freigegeben.
Die radial orientierten Querbolzen. 64 bewegen sich in der Ringnut 78 nach außen und können dann an einem äußeren, nicht dargestellten Gehäuse anliegen. Die Querbolzen 64 sind dabei immer noch geführt, so dass sie sich in ihre Ausgangslage zurückbewegen können. Der Rotor 18 kann sich aber erst in die axiale Lage, d.h. in die Scharfstellung der Sicherungseinrichtung 10 drehen, wenn über ein nicht dargestelltes zweites Entsicherungssystem die Buchse 24 freigegeben wird und sich vom Rotor 18 wegbewegt.
Bezugsziffernliste:
- 10
- Sicherungseinrichtung
- 12
- Zünderkörper (von 10)
- 14
- Lagerkörper (von 10)
- 16
- Kugelförmiger Hohlraum (zwischen 12 und 14)
- 18
- Kugelartiger Rotor (in 16)
- 20
- Detonator (in 18)
- 22
- Ausnehmung (in 18 für 24)
- 24
- Buchse (für 26)
- 26
- Anstechnadel (in 24)
- 28
- Rotorsicherungsring (für 18 in 34)
- 30
- Beschleunigungsring (für 28)
- 32
- Federelement (für 30)
- 34
- Freiraum (für 28)
- 36
- Schlitz (in 28)
- 38
- Einkerbung (in 28)
- 40
- Materialschwächung (bei 38)
- 42
- Äquatorialer Verbindungsbereich (zwischen 12 und 14)
- 44
- Ausnehmung (in 14 für 28)
- 46
- Stirnseite (von 14)
- 48
- Aufnahmeraum (für 32)
- 50
- Zylindrische Führungsfläche (von 48 für 30)
- 52
- Abgestuftes Profil (von 48)
- 54
- Lagerabschnitt (von 48 für 32)
- 56
- Führungsabschnitt (von 48 für 30)
- 58
- Anlageschenkel (von 30 für 32)
- 60
- Halteschenkel (von 30 für 28)
- 62
- Ausnehmung (in 18 für 64)
- 64
- Querbolzen (von 10)
- 66
- Querbolzen-Führungsloch (in 14 für 64)
- 68
- Beschleunigungsbolzen-Führungsloch (in 64 für 70)
- 70
- Beschleunigungsbolzen (von 10)
- 72
- Federelement (für 70)
- 74
- Durchgangsloch (in 64)
- 76
- Zweites Federelement (in 74 für 64)
- 78
- Ringnut (für 76)