DE3317376C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Sicherheitsschaltung ist aus der DE-OS 28 38 055 bekannt. Sie beruht dort darauf, eine zentrale Leistungsquelle aufgrund der Projektil-Bewegung beim Ab­ schuß aufzuladen und sie durch Schaltungen für die Ausübung von Entsicherungs- und Hilfsfunktionen möglichst gering zu belasten, damit bei Auftreten des Zündkriteriums für die Ge­ fechtsladung genügend Energie für den Zündstromkreis ver­ fügbar geblieben ist. Dabei beruhen die Entsicherungs- und Hilfsfunktionen im wesentlichen auf zählenden Zeitschal­ tungen zur Gewährleistung einer Vorrohr-Sicherheit vor Frei­ gabe einer Ansteuerung des Zündstromkreises.

Nachteilig bei dieser bekannten Sicherheitsschaltung ist die kritische Auslegung des zentralen, für die Hilfs- und Zündfunktionen vorgesehenen Energiespeichers; zumal ein solcher Energiespeicher in der Regel ein Kondensator gro­ ßer Kapazität ist, dessen Alterungsbeständigkeit jedoch kritisch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheits­ schaltung gattungsgemäßer Art anzugeben, bei der eine grö­ ßere Zuverlässigkeit bei einfacherer Möglichkeit von Funk­ tionstests gegeben ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Sicherheitsschaltung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nach dieser Lösung sind getrennte Energiespeicher für die Gewährleistung der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen vor der endgültigen Scharfstellung der Zündschaltung, für die Ansteuerung des Zündkreises und für die Zündenergie vorge­ sehen, was den Einsatz funktionssicherer kleinerer Konden­ satoren und eine einfachere Funktionsprüfung der einzelnen Funktionsgruppen eröffnet; wobei die Verriegelungsschaltung im Schaltungsweg für die Ansteuerung des Zündstromkreises aus der Hilfsenergiequelle über den Zündauslöseschalter erst dann und nur dadurch freigegeben wird, daß alle vorgesehenen Entsicherungs- und Hilfsfunktionen aus der Programmsteuer­ schaltung angesteuert wurden; womit die Programmsteuerschal­ tung sich vollständig außer Funktion setzt und nicht mehr Ursache von späteren, also störenden da nicht vorgesehenen Einwirkungen in die Zünderschaltung sein kann.

Die mit Stillegung der Funktion der Programmsteuerschaltung umgeschaltete Verriegelungsschaltung kann als Ableitstrecke für die Hilfsenergiequelle vor dem Zündstromkreis ausgelegt sein, um bei fehlerhafter Funktion des Zündauslöseschalters die Hilfsenergiequelle zu entladen und somit das diese Zün­ derschaltung aufweisende Projektil zum Blindgänger zu ma­ chen, ohne daß die Gefahr einer vorzeitigen Zündung des Sprengstoffes besteht.

Wenn jedoch vorgesehen ist, trotz Nicht-Ansprechens des ei­ gentlichen Zündauslöseschalters über einen Hilfsschalter nach Ablauf aller Entsicherungs- und Hilfsfunktionen noch eine Zündung auszulösen, dann ist die Verriegelungsschaltung zweckmäßigerweise als Unterbrecher, im Zuge der Ansteuerung des Zündstromkreises aus der Hilfsenergiequelle über den Zündauslöseschalter bzw. den Hilfsschalter, aufgebaut; der die Ansteuerungsmöglichkeit des Zündstromkreises erst frei­ gibt, wenn sich die Programmsteuerschaltung infolge Ausga­ be aller vorgesehenen Steuersignale außer Betrieb setzt.

Für die endgültige Abschaltung der Programmsteuerschaltung und damit für die Umschaltung der Verriegelungsschaltung wird zweckmäßigerweise der Betriebsenergiespeicher für die Programmsteuerschaltung entladen; wodurch jegliche weitere Funktion der Programmsteuerschaltung, die eine Fehlfunktion darstellen würde, sicher unterbunden ist.

Zusätzliche Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vor­ teile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschrei­ bung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das We­ sentliche stark vereinfacht dargestellten Ausführungsbei­ spiels für eine erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung. Es zeigt

Fig. 1 die funktionell wesentlichen Verknüpfungen inner­ halb der Sicherheitsschaltung,

Fig. 2 ein Schaltungsbeispiel für eine Verriegelungsschal­ tung innerhalb der Sicherheitsschaltung nach Fig. 1, und

Fig. 3 ein abgewandeltes Schaltungsbeispiel für eine Ver­ riegelungsschaltung.

Die in der Zeichnung dargestellte Sicherheitsschaltung ist Bestandteil einer Zünderschaltung 1, in der eine Programm­ steuerschaltung 2 für den zeitlichen Ablauf von Sicherungs- bzw. Entsicherungsfunktionen und Hilfsfunktionen eines ab­ geschossenen Projektils mit in Abhängigkeit vom Annähern bzw. Auftreffen im Zielgebiet zu zündender Gefechtsladung ausge­ bildet ist. Je nach der Art und dem Einsatz des Projektils kann es sich bei diesen Funktionen, die vor der Scharfstel­ lung der Zünderschaltung 1 in definierter Folge ablaufen bzw. gewährleistet sein sollen, um das Ausschwenken von Teilen wie Stabilisierungsflügeln, Aufschlagzündkontakt-Schnorcheln oder Bremsfallschirmen handeln, sowie um die Entriegelung von Zünder-Sicherungseinrichtungen nach Gewährleistung der Vorrohr-Sicherheit. Dafür weist die Programmsteuerschaltung 2 einen Oszillator 3 auf, dem eine Registerschaltung 4 nachge­ schaltet ist, bei der es sich um eine Zählschaltung mit Ab­ frage vorgegebener Zählerstellungen handeln kann. Diese Re­ gisterschaltung 4 liefert in der durch die Zählerstellungen vorgegebenen Reihenfolge die Steuersignale 5 zur Einleitung bzw. Freigabe der erwähnten Funktionen, beispielsweise in­ folge Ansteuerung von Kraftelementen zur Bewegung von Kon­ struktionsteilen am oder im Projektil (in der Zeichnung nicht berücksichtigt).

Die Sicherheitsschaltung mit der Programmsteuerschaltung 2 ist für derartige Sicherungs- und Hilfsfunktionen ausgelegt, die sämtlich vor der endgültigen Scharfstellung der Zünder­ schaltung 1 (durch das letzte der Steuersignale 5 x) ablaufen; so daß mit der endgültigen Scharfstellung dann die Programm­ steuerschaltung 2 nicht mehr für die Funktion der Zünder­ schaltung 1 benötigt wird. Vielmehr erfolgt danach lediglich noch die Aktivierung des Zündauslöseschalters 6, bei dem es sich um einen Aufschlagkontakt (betätigt infolge Zielauf­ schlags) oder um eine aus einem Zündabstands-Sensor elektro­ nisch angesteuerte Schaltstrecke handeln kann. Über diesen Zündauslöseschalter 6 wird dann eine Hilfsenergiequelle 7 an einen Zündstromkreis 8 durchgeschaltet, um einen Zünd­ energiespeicher 9 über das Zündmittel 10 zu entladen und da­ durch die pyrotechnische Funktionskette für die Einleitung der Detonation des Sprengstoffes im Projektil anzuzünden.

Um energetisch und funktionell definierte Ausgangszustände für die Programmsteuerschaltung 2 und damit für die Gewähr­ leistung der Vorrohr-Sicherheit und der ersten aus der Re­ gisterschaltung 4 angesteuerten Funktionen zu gewährleisten, ist vorgesehen, infolge ohmscher Kontaktgabe beim Ausstoß des Projektils aus dem Abschußrohr einen in der Zünderschal­ tung 1 realisierten Betriebsenergiespeicher 11 aus einer im Abschußgerät angeordneten Leistungsquelle 12 aufzuladen. Der Betriebsenergiespeicher 11 dient allein der Bereitstellung der Versorgungsspannung für die Programmsteuerschaltung 2 über einen Spannungsregler 13. Zu den von der Programmsteuer­ schaltung 2 ausgelösten Funktionen gehört die Freigabe eines am Projektil angeordneten Generators 14 für das Aufladen des Zündenergiespeichers 9 in Abhängigkeit von der Projektil- Bewegung. Vorzugsweise handelt es sich beim Generator 14 um einen mittels der das Projektil umgebenden Luftströmung an­ getriebenen Windradgenerator; so daß sich eine zusätzliche Vorrohrsicherheit dadurch ergibt, daß erst nach dem Ab­ schuß im freien Geschoßflug die notwendige elektrische Ener­ gie zur Zündauslösung im Zündenergiespeicher 9 aufgebaut wird.

Die Hilfsenergiequelle 7 für die Ansteuerung des Zündstrom­ kreises 8 über den Zündauslöseschalter 6 kann ebenfalls über ohmsche Kontakte beim Ausstoßen des Projektils, also paral­ lel zum Betriebsenergiespeicher 11 geladen werden, wie in Fig. 1 vorgesehen; statt dessen oder zusätzlich kann aber auch eine Ladung bzw. Nachladung der Hilfsenergiequelle 7 aus dem Generator 14 und damit parallel zum Zündenergiespeicher 9 vorgesehen sein.

Aufgrund von Funktionstoleranzen und Betriebsunregelmäßig­ keiten kann die Leistungscharakteristik des Generators 14 über der Zeit stark schwanken, so daß nach unterschiedlich kurzen Zeitspannen der Zündenergiespeicher 9 hinreichend für eine Zündauslösung geladen ist. Wenn dann noch ein Betriebs­ fehler oder eine Funktionsunsicherheit beim Zündauslöseschal­ ter 6 auftritt und die üblichen mechanischen Sicherungen (wie Sperrschieber im Funktionsweg der Zündnadel) schon entrie­ gelt sind, erfolgt verfrüht die Entladung des Zündenergie­ speichers 9 mit der Folge einer Gefährdung in der Umgebung der Ausstoßeinrichtung des Projektils. Eine solche Gefähr­ dung kann insbesondere auch dann auftreten, wenn der Zünd­ kreis 8 nicht auf eine Gefechtsladung, sondern im Falle von Übungsgeschossen auf eine zwar kleinere, die Ausstoßvorrich­ tung aber ebenfalls gefährdende Deutladung arbeitet; zumal bei Übungs-Projektilen die erwähnten weiteren mechanischen Zündsicherungen nicht vorgesehen zu sein brauchen.

Um solche Gefährdungen durch vorzeitige Entladung des Zünd­ energiespeichers 9 aufgrund raschen Ansprechens des Genera­ tors 14 und fehlerhaft-verfrühter Funktion des Zündauslöse­ schalters 6 zu unterbinden, ist im Stromkreis von der Hilfs­ energiequelle 7 über den Zündauslöseschalter 6 zum Zündstrom­ kreis 8 eine Verriegelungsschaltung 15 vorgesehen. Ihre Funk­ tion beruht darauf, daß definitionsgemäß alle von der Programm­ steuerschaltung 2 ausgelösten Hilfsfunktionen mit der endgül­ tigen Scharfstellung der Zünderschaltung 1 aufgrund des letz­ ten Steuersignales 5 x abgelaufen sind und danach die Programm­ steuerschaltung 2 funktionslos ist, weil dann nur noch die Be­ tätigung des Zündauslöseschalters 6 für das Zünden der Ge­ fechtsladung abzuwarten ist. Demzufolge ist die Verriegelungs­ schaltung 15 (aus dem Betriebsenergiespeicher 11 für die Pro­ grammsteuerschaltung 2), parallel zur Speisung der Programmsteu­ erschaltung 2 über den Spannungsregler 13, an einem Steuerein­ gang 16 auf Sperren geschaltet. Dadurch ist eine unbeabsich­ tigte Zündauslösung nicht möglich, solange die Programmsteuer­ schaltung 2 betriebsbereit ist, also noch nicht alle Hilfs- und (Ent-)Sicherungsfunktionen in der vorgeschriebenen Reihen­ folge bis zum Schluß angesteuert wurden. Dann und erst dann wird, über eine kurze Verzögerung 17, aus dem letzten Steuersignal 5 x (oder unter Einsparung einer zusätzlichen Verzögerung 17 aus einem nachgeschalteten weiteren Steuersignal; in der Zeichnung nicht berücksichtigt) ein Entladekreis 18 für den nun nicht mehr benötigten Betriebsenergiespeicher 11 durchgeschaltet; so daß mit dem Abbau der Ausgangsspannung des Betriebsenergiespei­ chers 11 nun die Sperr-Ansteuerung am Steuereingang 16 der Ver­ riegelungsschaltung 15 aufgehoben wird und somit eine Ansteue­ rung des Zündstromkreises über den Zündauslöseschalter 6 frei­ gegeben wird.

Falls, wie in Fig. 1 berücksichtigt, die Hilfsenergiequelle 7 ein Speicher ist, der parallel zum Betriebsenergiespeicher 11 aufgeladen wird, ist eine Rücklaufsperre 19 in Form einer mit der Hilfsenergiequelle 7 in Serie geschalteten Diode vorge­ sen, die sowohl ein Entladen in den Betriebsenergiespeicher 11 aufgrund dessen Belastung durch die Programmsteuerschaltung 2 wie auch danach über dessen Entladekreis 18 verhindert.

In der Praxis sind mehrere Zündenergiespeicher 9 vorgesehen, die zueinander parallel über ihr jeweiliges Zündmittel 10 aus dem Generator 14 geladen werden und nach Maßgabe der Dimensio­ nierung von Verzögerungsgliedern 20, angesteuert über den Zünd­ auslöseschalter 6, nacheinander über ihren jeweiligen Zünd­ stromkreis 8 entladen werden. Um hier Ladungsverluste durch Ausgleichsströme zu verhindern, sind die Zündstromkreise 8 je­ weils über Entkopplungsdioden 21 an den Generator 14 ange­ schaltet.

Beim in Fig. 2 skizzierten schaltungstechnischen Ausführungs­ beispiel für die Verriegelungsschaltung 15 ist vorgesehen, das Projektil durch Entladung der Hilfsenergiequelle 7 (und des Betriebsenergiespeichers 11) zum Blindgänger zu machen, wenn aufgrund einer Betriebs- oder Funktionsstörung der Zündaus­ löseschalter 6 schon agiert, ehe die Folge aller Steuersi­ gnale 5 und damit der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen in der vorgegebenen Reihenfolge abgelaufen ist. Dafür ist der Hilfs­ energiequelle 7 in der Verriegelungsschaltung 15 über den Schal­ ter 6 eine Ableitstrecke 22 parallel geschaltet; die aus dem Betriebsenergiespeicher 11 über den Steuereingang 16 nieder­ ohmig geschaltet bleibt, solange das letzte der Steuersignale 5 x noch nicht aufgetreten und deshalb der Entladekreis 18 noch hochohmig ist. Wenn nun, während dieser Betriebszeitspanne der Programmsteuerschaltung 2, der Zündauslöseschalter 6 schon schließt, wird deshalb die Hilfsenergiequelle 7 über die Ab­ leitstrecke 22 entladen, so daß ihre Ladung dann nicht mehr zur Ansteuerung des Zündstromkreises 8 für eine Detonation der Deut- oder Gefechtsladung zur Verfügung steht.

Im Falle der dargestellten Realisierung der Ableitstrecke 22 mittels eines bipolaren Transistors 23 ist im Schaltungsweg zur Ansteuerung des Zündstromkreises 8 eine Schwellwertstufe 24 (beispielsweise in Form einer Serienschaltung von Dioden in Durchlaßrichtung, oder in Form einer Zenerdiode) vorgese­ hen; deren Ansprechschwelle höher als der Spannungsabfall über den durchgeschalteten Transistor 23 liegt, so daß aus die­ sem Ableit-Spannungsabfall keine ungewollte Ansteuerung des Zündstromkreises 8 resultieren kann.

Für bestimmte Zünderfunktionen kann es jedoch unerwünscht sein, daß aufgrund fehlerhaften Verhaltens des Zündauslöse­ schalters 6 das Projektil, infolge Entladung seiner Hilfs­ energiequelle 7, gleich zum Blindgänger wird. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn ein Hilfsschalter 25 dem eigentli­ chen Zündauslöseschalter 6 parallel geschaltet ist; um nach Ablauf der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen auch dann noch (z. B. über ein zusätzliches Zündkriterium) den Zündstromkreis 8 für die Gefechtsladung anzusteuern, wenn der eigentliche Zünd­ auslöseschalter 6 schon einmal kurzzeitig schloß, letztlich aber nicht mehr reagiert.

Um auch in diesem Falle sicherzustellen, daß vor Ablauf der Entsicherungs- und Hilfsfunktionen der Zündstromkreis 8 kei­ nesfalls angesteuert werden kann, ist beim abgewandelten Aus­ führungsbeispiel für die Verriegelungsschaltung 15 gemäß Fig. 3 ein elektronischer Unterbrecher 26 mit den Schaltern 6, 25 in Serie geschaltet. Dieser Unterbrecher 26 wird aus dem Betriebsenergiespeicher 11 nicht-durchlässig gehalten, bis das letzte Ablauf-Steuersignal 5 x über den Entladekreis 18 den Betriebsenergiespeicher 11 entlädt und dadurch die An­ steuerung des Verriegelungs-Steuereingangs 16 aufgehoben wird. Nun ist der Schaltungsweg aus der Hilfsenergiequelle 7 über die Schalter 6, 25 zum Zündstromkreis 8 durchschaltbar, ohne daß ein fehlerhaftes, zu frühes Ansprechen des eigentli­ chen Zündauslöseschalters 6 in der Verriegelungsschaltung 15 zum Entladen der Hilfsenergiequelle 7 für die Ansteuerung des Zündstromkreises 8 führte.

Bei paralleler Aufladung der Hilfsenergiequelle 7 und des Be­ triebsenergiespeichers 11 liegt die Spannung der Hilfsener­ giequelle 7 stationär über der Spannung des von der Programm­ steuerschaltung 2 entladenen Betriebsenergiespeichers 11. Um dennoch den elektronischen Unterbrecher 26 funktionssicher durchzuschalten, ist bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 3) hinter dem Verriegelungs-Steuereingang 16 eine Umschalt- Steuerschaltung 27 für das Durchschalten des Unterbrechers 26 vorgesehen, die mit einem auf die Anfangsspannung der Hilfs­ energiequelle 7 aufgeladenen Hilfsspeicher 28 ausgestattet ist. Dadurch ist sichergestellt, daß bei Fortfall der Ansteue­ rung des Steuereingangs 16 die Steuerelektrode 29 des elek­ tronischen Unterbrechers 26 das notwendige Potential für Durchschalten des Stromkreises über die Schalter 6/25 auch dann beibehält, wenn die Hilfsenergiequelle 7 über einen der Schalter 6/25 entladen wird, also der Zündstromkreis 8 frei­ gegeben werden soll.

Als zusätzliche Sicherung in der Zünderschaltung 1 kann vor­ gesehen sein, das Ansprechen der Verriegelungsschaltung 15 über das Zeitverhalten des Entladekreises 18 oder über die Ansprechcharakteristik hinter dem Steuereingang 16 zu verzö­ gern, was eine variable Anpassung der Zünder-Ansprechcharak­ teristik an das Zeitverhalten der von den Steuersignalen 5 initiierten Hilfs- und Entsicherungsfunktionen eröffnet.

Claims (4)

1. Sicherheitsschaltung für eine Projektil-Zünderschaltung (1) mit Programmsteuerschaltung (2) für die sukzessive Ausga­ be von Steuersignalen (5) für Entsicherungs- und Hilfsfunk­ tionen, wobei das Projektil einen Generator (14) für das Aufladen eines Zündenergiespeichers (9) im Zündstromkreis (8) mit sich führt und in der Zünderschaltung (1) die Ener­ gie für den Betrieb der Programmsteuerschaltung (2) ein­ speicherbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betriebsener­ giespeicher (11) für die Programmsteuerschaltung (2) und eine Hilfsenergiequelle (7) für die Ansteuerung des Zünd­ stromkreises (8) über den Zündauslöseschalter (6) vorge­ sehen sind, daß der Programmsteuerschaltung (2) ein Entla­ dekreis (18) für den Betriebsenergiespeicher (11) nachge­ schaltet ist und daß in der Ansteuerung des Zündstromkrei­ ses (8) aus der Hilfsenergiequelle (7) über den Zündauslöse­ schalter (6) eine Verriegelungsschaltung (15) vorgesehen ist, die über den Entladekreis (18) umschaltbar ist.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (15) eine während des Be­ triebes der Programmsteuerschaltung (2) niederohmige Ab­ leitstrecke (22) für die Entladung der Hilfsenergiequelle (7) über einen geschlossenen Zündauslöseschalter (6) auf­ weist.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsschaltung (15) in Serie mit dem Zünd­ auslöseschalter (6) einen während des Betriebs der Pro­ grammsteuerschaltung (2) hochohmig-gesteuerten Unterbre­ cher (26) aufweist.

4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (26) vom Entladekreis (18) für den Betriebsenergiespeicher (11) über eine Umschalt-Steuer­ schaltung (27) angesteuert ist, die einen auf die Anfangs- Spannung der Hilfsenergiequelle (7) aufgeladenen Hilfs­ speicher (28) aufweist.