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Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Anzünder zur Anzündung von pyrotechnischen Treibladungen oder Explosivstoffen.
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Aus den Dokumenten
US 2 446 187 A und
DE 196 31 185 A1 sind Treibladungsanzünder (TLANZ) für patronierte Munition bekannt, die die Gestaltung des für eine gleichmäßige Anzündung der Treibladung verwendeten Flammleitrohres beschreiben. Weiterhin ist aus dem Dokument
DE 195 44 823 A1 ein Treibladungsanzünder bekannt, der aus einer Anzündladung und mindestens zwei in Längsrichtung benachbarten Verstärkerladungen besteht.
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US 5 052 302 A offenbart einen pyrotechnischen Anzünder mit einem Flammenleitrohr, das an seinem zur pyrotechnischen Treibladung zeigenden Ende eine Öffnung besitzt. Das Flammenleitrohr ist mit Treibladung gefüllt und umfasst innenseitig einen brennbaren Innenliner.
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DE 37 01 145 A1 offenbart einen Treibladungsanzünder mit an der Stirnseite des Flammenleitrohres schräg ausgebildeten Flammaustrittsöffnungen.
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Der erfindungsgemäße pyrotechnische Anzünder wird nachfolgend anhand von vier Figuren näher erläutert und umfasst ein zylinderförmiges Bodenstück 1 mit einem Außengewinde 18 wird in eine Stummelhülse aus einem speziellen, hochfesten Stahl eingeschraubt. Der TLANZ an sich wird damit in die Treibladung der Panzerbordmunition eingeschraubt. Zur Befestigung im Wirkelement weist das Bodenstück 1 eine umlaufende Auskragung 19 auf, die auf einer angepassten Schulter im Wirkelement aufsitzt. Zur Abdichtung ist unterhalb der Auskragung 19 ein O-Ring 6 angeordnet. Im Bodenstück 1 sind zwei Sackbohrungen 20, 21 eingebracht, wobei die erste Sackbohrung 20 am geschlossenen Ende 22 des Bodenstücks 1 angrenzt und die zweite Sackbohrung 21 mit einem größeren Durchmesser als die erste Sackbohrung 20 an das offenen Ende 23 angrenzt. Die Sackbohrungen 20, 21 gehen ineinander über, wobei der Übergang eine Auflagefläche 24 bildet. Zur Erleichterung des Einschraubens sind in die Stirnwand des geschlossenen Endes 22 Ausnehmungen 26 für ein Eingreifwerkzeug eingebracht.
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In die erste Sackbohrung 20 ist ein Polstück 14 in einer Isolierhülse 15 aus Vulkanfieber eingesetzt. Vulkanfieber (Hydratzellulose). ist elektrisch nicht leitend. Dieses Polstück 14 in der Isolierhülse 15 füllt die erste Sackbohrung 20 radial vollständig aus. Das Polstück 14 in der Isolierhülse 15 ist T-förmig ausgebildet, wobei ein mittiger Fortsatz 27 in eine mittige Bohrung 28 in der Stirnwand 25 eingreift. Der mittige Fortsatz 27 ist dabei von der Schafthülse 52 umgeben. Diese dient der Isolation des nach außen ragenden Fortsatzes 27 des Polstücks gegenüber dem Bodenstück 1. Als Material kann ein high density Polyethen (HDPE), ein anderer Kunststoff oder Papier mit elektrisch isolierender Eigenschaft eingesetzt werden. Diese Bohrung 28 durchstößt die Stirnseite des geschlossenen Endes 22. Das stirnseitige Ende 29 des Fortsatzes 27 weist einen Abstand von 0,3 bis 0,9 mm zur Ebene der Stirnwand des geschlossenen Endes 22 auf. Dieses stirnseitige Ende 29 des Fortsatzes 27 ist als alleinige Fläche nicht von der Isolierhülse 15 sowie Schafthülse 52 umgeben und ist daher nicht isoliert.
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In die erste Sackbohrung 20 ist eine Anzündhütchenaufnahme 17 eingesetzt, welches die erste Sackbohrung 20 radial ausfüllt und elektrisch getrennt durch die Isolierscheibe 53 auf dem Polstück 14 aufsitzt. Die Isolierscheibe 53 kann z.B. aus Polytetrafluorethen (PTFE) bestehen. Die Anzündhütchenaufnahme 17 ragt etwas aus der ersten Sackbohrung 20 heraus in die zweite Sackbohrung 21 hinein, wobei bei Krafteinwirkung auf die Anzündhütchenaufnahme 17 dieses auf das Polstück 14 und dieses dadurch auf die Innenseite der Stirnwand 25 gepresst wird. Hierdurch wird die Isolierhülse 15 in die Isolierbuchse 51 gepresst, wodurch eine Abdichtung erfolgt.
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In die Anzündhütchenaufnahme 17 ist vom zum Polstück 14 gewandten Ende aus eine Sackbohrung 35 eingebracht, in die ein elektrisches Anzündelement 16 eingesetzt ist. Die Außenwand des Anzündelements 16 bildet einen elektrischen Pol des Anzündelements 16. Den anderen elektrischen Pol bildet ein Polstift 36, der aus der Sackbohrung 35 herausragt und in eine Polbohrung 37 im Polstück 14 derart eingreift, dass der Polstift 36 mit dem Polstück 14 im elektrischen Kontakt steht. Der Polstift 36 ist in der Weise in dem Anzündelement 16 befestigt, dass er nur über eine elektrische Widerstandsbrücke im Inneren des Anzündelements 16 elektrisch mit diesem verbunden ist. Wenn an das Ende 29 des Polstücks 14 einerseits and an das Bodenstück 1 andererseits eine Spannung angelegt wird und ein Strom durch die Widerstandsbrücke fließt, wird durch die elektrische Aufheizung das Anzündelement 16 gezündet und ein Anzündstrahl schießt aus dem Anzündelement 16 durch eine Bohrung 38 in Richtung zu einem Düsenelement 3.
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Die eben beschriebene Krafteinwirkung auf die Anzündhütchenaufnahme 17 erfolgt mittelbar über dieses Düsenelement 3, welches ein erstes zylinderförmiges Gewindeteil 30 und ein zweites zylinderförmiges Gewindeteil 31 aufweist. Die Gewindeteile 30 und 31 tragen Außengewinde 32a, 32b. Das Gewindeteil 30 ist in die zweite Sackbohrung 21 eingeschraubt und liegt entweder stirnseitig auf der Auflagefläche 24 oder mit einer Auskragung 33 auf dem stirnseitigen offenen Ende 23 auf. Im Inneren des ersten Gewindeteils 30 ist eine Sackbohrung 34 vom zur Anzündhütchenaufnahme 17 gewandten Ende aus sowie eine Ausnehmung 50 eingebracht. In diese Sackbohrung 34 ist eine in einem Ladebehälter 25 angeordnete Anzündverstärkungsladung 2 eingesetzt. Der Ladebehälter 25 besteht aus einem Napf mit einem gebördelten Deckel. Der Deckel der Anzündverstärkungsladung 2 liegt auf der Anzündhüchenaufnahme 17 auf, wobei der gebördelte Deckelrand der Anzündverstärkungsladung 2 von der Ausnehmung 50 gehalten wird. Der Ladebehälter25 der Anzündverstärkungsladung 2 kann z.B. aus eloxiertem Aluminium (AI) mit einer Dicke zwischen 0,1 mm und 1,0 mm bestehen. Er kann auch aus verbrennbarem, energetischem oder verzehrbarem Material bestehen. Die Länge des Ladebehälters 25 und damit die Masse der Anzündverstärkungsladung 2 kann den innenballistischen Erfordernissen angepasst werden. Der Deckel der Anzündverstärkungsladung 2 kann ebenfalls z.B. aus eloxiertem Al bestehen. Der Deckel, welcher dem elektrischen Anzündelement 16 zugewandt ist, kann eine Bohrung von z.B. 2 bis 6 mm aufweisen. Diese Bohrung ist in vorteilhafter Weise mit einem dünnen einseitig klebenden Band aus Kunststoff verschlossen. Die Anzündflamme aus dem elektrischen Anzündelement 16 durchschlägt, bzw. verbrennt das Klebeband wesentlich leichter als den Deckel des metallischen Ladebehälters 25 der Anzündverstärkungsladung 2. Dadurch wird eine schnellere Umsetzung der Anzündverstärkungsladung 2 erreicht sowie eine schnellere Anzündung der Übertragungsladung 49 des TLANZ und der Treibladung der Patrone. Beim Anzündvorgang schießt der Anzündstrahl ausgehend vom Anzündelement 16 durch die Bohrung 38 und durch den Deckel in die Anzündverstärkungsladung 2 und zündet diese an. Mittig vom Grund der Sackbohrung 34 führt eine vorzugsweise erste konische Düse 39 in eine vorzugsweise zweite konische Düse 40. Die erste konische Düse 39 ist zwischen der Anzündverstärkungsladung 2 und der zweiten konischen Düse 40 angeordnet. Die zweite konische Düse 40 öffnet sich in Richtung des Flammleitrohres 12 und der darin angeordneten Übertragungsladung 49. Auf dem Außenumfang des zweiten Gewindeteils 31 ist ein Gewinde 32b aufgebracht, mit dem die gesamte eben beschriebene Anzündeinheit 42 mit weiteren Teilen des Anzünders verbunden wird.
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Zur Verbindung der Anzündeinheit 42 mit einem Flammleitrohr 12 ist ein Adapterrohr 4 vorgesehen, welches zwei endseitig eingebrachte Sackbohrungen 43a, 43b mit jeweils einem Gewinde 44a, 44b aufweist. Verbunden sind die Sackbohrungen 43a, 43b durch eine Bohrung 45. Auf der Innenwand der Bohrung 45 ist ein O-Ring 41 eingelassen. Dieser gewährleistet gegenüber dem von der Buchse 46 gehaltenen Innenliner 8 die hydrostatische Abdichtung zur Übertragungsladung 49. Zur zweiten konischen Düse 40 hin ist am Ende der Sackbohrung 43a eine Siebscheibe 5 angeordnet, welche vom stirnseitigen Ende des Düsenelements 3 auf die Schulter 47 an der Bohrung 45 gepresst wird. Die Siebscheibe 5 verschließt die zweite konische Bohrung 40.
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In die Sackbohrung 43b ist bei einer ersten Ausführungsform über das Gewinde 44b ein Flammleitrohr 12 eingeschraubt (siehe 1), welches hierzu auf seinem Außenumfang ein hierzu passendes Gegengewinde 48 aufweist. Die im Flammleitrohr 12 angeordnete Übertragungsladung 49 ragt aus dem Flammleitrohr 12 heraus und führt durch die Bohrung 45 bis zur Siebscheibe 5 und liegt an ihr an.
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Die Erfindung wird anhand von vier Abbildungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 - eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;
- 2 - eine vergrößerte Darstellung der Anzündeinheit 42 bestehend aus dem Bodenstück 1 mit dem Polstück 14, der Isolierhülse 15, dem Anzündelement 16, der Anzündhütchenaufnahme 17, der Anzündverstärkungsladung 2 und dem Düsenelement 3;
- 3 - eine Teildarstellung des Adapterrohrs 4 mit der Siebscheibe 5 und dem Innenliner 8;
- 4 - eine Teildarstellung einer Ausführungsform des Flammleitrohres 12 mit dem Verschlussstück 9
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Flammleitrohr 12 aus einem äußeren Metallrohr mit verschiedenen Austrittsbohrungen 50. Zur Abdichtung ist von Außen ein Schrumpfschlauch 13 aufgezogen. In speziellen Ausführungsformen kann zusätzlich im Inneren zwischen der Übertragungsladung 49 und der Innenseite des Metallrohrs ein Innenliner 8 angeordnet sein. Dieser dient zur besseren Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit und/oder den Bestandteilen der Treibladung.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist nur der Innenliner 8 dargestellt. Die Übertragungsladung 49 im Inneren des Flammleitrohrs 12 besteht bevorzugt aus Ringtabletten. Sie kann auch aus stabförmig gepressten Anzündmischungen, so genannten „benite strands“ bestehen.
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4 zeigt das Flammleitrohr 12 einzeln mit seinem Schrumpfschlauch 13 auf der Außenfläche. Das der Anzündeinheit 42 abgewandte Ende des Flammleitrohrs 12 ist verschieden auszubilden.
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In einer Ausführungsform ist das Flammleitrohr 12 durch ein Verschlussstück 9 verschlossen. Dieses Verschlussstück 9 kann eine Verschlussschraube mit Gewinde sein, wobei die Verschlussschraube im Flammleitrohr 12 verschraubt ist. Diese Ausführungsform zeigen die 1 und 4. In der Verschlussschraube befinden sich Flammöffnungen 10a die im Winkel zur Längsachse 11 angeordnet sind. Diese Flammöffnungen 10a sind zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet.
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In einer anderen Ausführungsform kann der Abschluss durch ein nach vorne geschlossenes, nicht durchbohrtes Flammleitrohr geschaffen werden. Der vordere Teil des nicht durchbohrten Flammleitrohrs 12 kann mit Flammöffnungen 10a versehen werden, die im Winkel zur Längsachse 11 gemessen zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Abschluss durch ein Verschlussstück geschaffen sein, welches durch zum Beispiel Laserschweißen am Ende des Flammleitrohrs 12 befestigt wird. Im Verschlussstück können sich befinden Flammöffnungen 10a, die im Winkel zur Längsachse 11 gemessen zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
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Der Abschluss des Flammleitrohres 12 kann auch durch Quetschung des Rohres an seinem Ende erfolgen, so dass keine oder nur noch eine sehr geringe Öffnung besteht. Der gequetschte Bereich kann zur Abdichtung auch noch umgebogen werden. Der vordere Teil des zusammen gequetschten Ende des Flammleitrohres 12 kann mit Flammöffnungen 10a versehen werden, die im Winkel zur Längsachse 11 gemessen, zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung weiter erläutert.
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Das Flammleitrohr 12 besteht aus einem Metallrohr, welches auf einer Seite nicht vollständig durchbohrt ist, um so einen besonders stabilen einseitigen Verschluss zu schaffen. Der Treibladungsanzünder ist auf der Abschlussseite entweder durch ein Abschlussstück über ein Gewinde mit dem Flammleitrohr abgeschlossen, oder das Flammleitrohr ist direkt durch Kneifung geschlossen.
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Ein ähnlich aufgebautes Flammleitrohr, welches nicht vollständig durchgebohrt ist, kann auch in Anzündern für Mörsermunition verwendet werden.
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Die Austrittsöffnungen am Ende des Flammleitrohres 12 sind durch Bohrungen 10a geschaffen, welche eine Richtung von ca. 45° nach vorne in den Treibladungspulverraum aufweisen, um dadurch eine gerichtete Abströmung von Gasen und heißen Partikeln und somit eine bessere Anzündung zum Beispiel im vorderen Teil der Patrone zu erreichen. Bei herkömmlichen Treibladungsanzündern ist die Richtung der Löcher oder Flammöffnungen 10a, b senkrecht zur Längsachse 11.
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Aufbau der Verstärkerladung im Inneren des Flammleitrohres:
- Die pyrotechnische Anzündladung 49 im Innern des Flammleitrohrs 12 besteht bevorzugt aus Ringtabletten. In herkömmlichen Treibladungsanzündern besteht die Übertragungsladung 49 aus stabförmig gepressten Anzündmischungen (benite strands) oder aus zylinderförmigen Tabletten.
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Der Abschluss des Treibladungsanzünders nach vorne/oben kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
- 1) Der Abschluss kann durch eine Verschlussschraube 51 als Verschlussstück 9 mit Gewinde erfolgen. In der Verschlussschraube befinden sich Flammöffnungen 10a, die im Winkel zur Längsachse 11 des Anzünders gemessen, zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
- 2) Der Abschluss kann auch durch ein geschlossenes, nicht durchbohrtes Flammleitrohr 12 erfolgen. Bei dieser sehr preiswerten Ausführungsform kann der vordere Teil des nicht durchbohrten Anzünders mit Flammöffnungen 10a versehen werden, die im Winkel zur Längsachse 11 des Anzünders gemessen, zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
- 3) Der Abschluss kann auch durch ein Verschlussstück erfolgen, welches mithilfe von Schweißen durch einen Laser am Flammleitrohr 12 befestigt wird. Im Verschlussstück können sich Flammöffnungen 10a befinden, die im Winkel zur Längsachse 11 des Anzünders gemessen, zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
- 4) Der Abschluss des Flammleitrohres 12 kann auch durch Quetschung des Flammleitrohres 12 an dessen Ende geschaffen werden, so dass keine oder nur noch eine sehr geringe Öffnung besteht. Der gequetschte Bereich kann zur Abdichtung auch noch umgebogen, umgebördelt oder mit einem Schweißpunkt fixiert werden. Der vordere Teil des zusammen gequetschten Flammleitrohres 12 kann mit Flammöffnungen 10a versehen werden, die im Winkel 11 zur Längsachse des Anzünders gemessen, zwischen 30° bis 90°, vorzugsweise 45° nach vorne gerichtet sind.
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Die Materialien des Abschlussstückes und der Abschlussschraube bestehen vorzugsweise aus der Legierung CuNi3Si, Automatenstahl oder hochfestem Stahl.
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Besonders bevorzugt besteht das Abschlussstück aus Materialien und deren Kombinationen, die hochresistent gegen Funkenerosion sind.
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Herkömmliche Treibladungsanzünder für Panzerbordmunition im Kaliber 120 weisen z.B. eine Länge zwischen 180 mm und 300 mm auf. Um die Durchschlagsleistung eines die kinetische Energie nutzenden Durchschlagsgeschosses (KE-Penetrators) zu erhöhen, kann es notwendig sein, dessen Länge zu maximieren. Zum Patronenboden hin wird die Länge des Penetrators durch den Treibladungsanzünder beschränkt.
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Um einen besonders langen KE-Penetrator verwenden zu können, darf der verwendete Treibladungsanzünder eine gewisse Länge nicht überschreiten. Das LID-Verhältnis soll dabei zwischen 2 und 4 liegen (siehe 4). L beträgt hier 60 mm bis 100 mm und ist die Länge des Flammleitrohrs 12 und D ist der Durchmesser des Flammleitrohrs 12
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Durch folgende Maßnahmen können die Herstellkosten des Anzünders gesenkt werden:
- 1) Die Verbindung des Bodenstücks 1 mit dem Flammleitrohr 12 und des Flammleitrohrs 12 mit dem Verschlussstück 9 kann mittels Laserschweißen erfolgen.
- 2) Das Material des Flammleitrohres 12,
- 3) das Material des Bodenstückes 1 und
- 4) das Material des Abschlussstückes besteht aus vorzugsweise aus Automatenstahl.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist die konstruktive Eigenheit des Anzünders selbstabdichtend.
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Das Polstück 14 fügt sich so in das Bodenstück 1 ein, dass ein ansteigender Druck auf der Seite des Polstücks 14 zu einem Anpressen des Polstücks 14 auf die Stirnwand 25 des Bodenstücks 1 führt. Zwischen Polstück 14 und Bodenstück 1 befindet sich eine Isolierhülse 15 aus Vulkanfiber (Hydratzellulose). Diese wird mit zunehmendem Gasdruck zusammengepresst und stellt einerseits die Gasdichtigkeit, andererseits die elektrische Isolation der beiden Komponenten (Polstück 14 und damit Polstift 36 des Anzündelements 16 und Außenumfang des Anzündelements 16 und damit der Anzündhütchenaufnahme 17 und Bodenstück 1 sicher.
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Das Material des Polstücks 14 besteht vorzugsweise aus der Legierung CuNi3Si1, welche korrosionsfest ist und eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bodenstück
- 2
- Anzündverstärkungsladung
- 3
- Düsenelement
- 4
- Adapterrohr
- 5
- Siebscheibe
- 6
- O-Ring
- 7
- Gewinde
- 8
- Innenliner
- 9
- Verschlussstück
- 10
- Flammöffnung a, b
- 11
- Längsachse
- 12
- Flammleitrohr
- 13
- Schrumpfschlauch
- 14
- Polstück
- 15
- Isolierhülse
- 16
- Anzündelement
- 17
- Anzündhütchenaufnahme
- 18
- Außengewinde
- 19
- Auskragung
- 20
- erste Sacklochbohrung
- 21
- zweite Sacklochbohrung
- 22
- geschlossenes Ende
- 23
- offenes Ende
- 24
- Auflagefläche
- 25
- Ladebehälter
- 26
- Ausnehmung
- 27
- Fortsatz
- 28
- Bohrung
- 29
- Ende
- 30
- erstes Gewindeteil
- 31
- zweites Gewindeteil
- 32
- Außengewinde a, b
- 33
- Auskragung
- 34
- Sackbohrung
- 35
- Sackbohrung
- 36
- Polstift
- 37
- Polbohrung
- 38
- Bohrung
- 39
- erste konische Düse
- 40
- zweite konische Düse
- 41
- O-Ring
- 42
- Anzündeinheit
- 43
- Sackbohrung a, b
- 44
- Gewinde a, b
- 45
- Bohrung
- 46
- Buchse
- 47
- Schulter
- 48
- Gegengewinde
- 49
- Übertragungsladung
- 50
- Ausnehmung
- 51
- Isolierbuchse
- 52
- Isolierscheibe