DE69409951T2 - Zünden einer pyrotechnischen ladung mittels einem mikrowellengenerator - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Vorrichtungen zum Zünden pyrotechnischer Zusammensetzungen.
• Es wurden bereits eine Vielzahl von pyrotechnischen Zündern vorgeschlagen.
• Wie in der beigefügten Figur 1 schematisch dargestellt ist, umfassen die bekannten Zünder im allgemeinen ein Gehäuse 10, das eine pyrotechnische und elektrisch leitende Zusammensetzung 12 beinhaltet und das zwei Elektroden 14, 16 trägt. Bei einer Variante kann ein in der Zusammensetzung angeordneter Faden die beiden Elektroden verbinden. Die Elektroden 14, 16 sind außerhalb des Gehäuses 10 zugänglich und tauchen in die Zusammensetzung 12 ein. Somit gestattet das Anlegen einer geeigneten elektrischen Energie zwischen den Elektroden 14, 16 die Zündung der Zusammensetzung 12.
• Die pyrotechnischen Zünder des in der Figur 1 dargestellten Typs wurden im großen Stil genutzt.
• Trotzdem sind diese bekannten Zünder nicht vollständig zufriedenstellend.
• Insbesondere wurden wiederholt zur Unzeit erfolgende Zündungen derartiger Zünder festgestellt, vor allem aufgrund von Ferneinfluß elektromagnetischer Wellen. Es ist verständlich, daß derartige, zur Unzeit erfolgende Zündungen von Vorrichtungen zum Zünden pyrotechnischer Zusammensetzungen schwerwiegende Konsequenzen haben können, insbesondere in Bereichen von Munitionslagern.
• Wie beispielsweise in der Zeitschrift "AIR ET COSMOS /AVIA- TION MAGAZINE" Nr. 1402-6, Dezember 1992, ausgeführt ist, existiert heute ein starkes Bedürfnis nach Munitionen mit sogenanntem eingeschränkten Risiko.
• Die derzeitigen Versuche zur Verbesserung bestehender Zündvorrichtungen des vorgenannten Typs waren nicht von Erfolg gekrönt.
• Außerdem wurden wiederholt pyrotechnische Systeme mit Mikrowellenzündung vorgeschlagen (vgl. beispielsweise die Druckschriften US-A-3601054, die die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, und GB-A-2241563, DE-A- 3131332, EP-A-235010)
• Derartige Systeme wurden jedoch bisher nicht in beachtenswertem Umfang genutzt.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte Mittel zum Zünden pyrotechnischer Zusammensetzungen vorzuschlagen.
• Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Zünd vorrichtung von dem Typ, der folgendes umfaßt:
• - einen Mikrowellengenerator, und
• - einen zum Anschluß an den Mikrowellengenerator geeigneten Block pyrotechnischer Zusammensetzung mit elektrischen widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen, die mikrowellenempfindlich sind, in welcher des weiteren ein Richtungskoppler vorgesehen ist, der mit der Leitung, vorzugsweise mit dem Ausgang des Mikrowellengenerators gekoppelt ist und auf die an deren Ende reflektierte Welle empfindlich ist, sowie Mittel zum Führen des Mikrowellengenerators bei reduzierter Leistung und Mittel zum Kontrollieren der an dem Ende der Leitung reflektierten Welle und zum Detektieren der Abwesenheit des Blocks pyrotechnischer Zusammensetzung, wenn eine reflektierte Welle nachgewiesen wird.
• Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten beispielhaften und nicht einschränkenden Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
• - Figur 1, die vorstehend bereits beschrieben wurde, eine schematische Ansicht eines Zünders gemäß dem Stand der Technik zeigt,
• - Figur 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem einzelnen Einspeiser zeigt,
• - Figuren 3 bzw. 4 Varianten der Anbringung einer Leitung zur Einspeisung von Mikrowellen in einen Block pyrotechnischer Zusammensetzung zeigen,
• - Figur 5 schematisch die Ausführung einer Anordnung darstellt, die unterschiedliche erfindungsgemäße Zündvorrichtungen zur aufeinanderfolgenden Zündung einer Vielzahl von Munitionen vereinigt,
• - Figur 6 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gestaltung eines Detonators mit Hilfe mehrerer Einspeiser zeigt,
• - Figuren 7 und 8 zwei Ausführungsvarianten mit in die Zusammensetzung 102 integrierten elektrischen Leitungen zeigen, und
• - Figur 9 eine Variante mit mehreren in gleichem Abstand um die Zusammensetzung angeordneten Einspeisern zeigt.
• In der beigefügten Figur 2 ist auf schematische Weise eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung dargestellt.
• Diese Vorrichtung umfaßt einen Block 102 geeigneter pyrotechnischer Zusammensetzung, die mikrowellenempfindlich ist und in einem Gehäuse 100 angeordnet ist. Das Gehäuse 100 kann Gegenstand einer Vielzahl von Ausführungsformen sein. Es wird daher nachfolgend nicht näher beschrieben. Es ist nur festzustellen, daß das Gehäuse 100 lokal für Mikrowellen durchlässig sein muß.
• Der Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung kann auch aus jeder geeigneten klassischen pyrotechnischen Zusammensetzung gebildet sein, unter dem Vorbehalt, daß diese Zusammensetzung 102 mikrowellenempfindlich ist und elektrische widerstandsbehaftete und/oder magnetische Verlustladungen aufweist.
• Die erwähnten Ladungen können beispielsweise durch Graphit, Ferrit oder Metalloxide und sogar aus allen äquivalenten Materialien gebildet sein.
• Die in der Figur 2 dargestellte Vorrichtung wird durch einen Steuerkreis 110 ergänzt, der einen über eine Leitung 120 selektiv mit dem Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung gekoppelten Mikrowellengenerator 111 umfaßt.
• Die selektive Kopplung des Generators 111 mit dem Block 102 kann durch direktes Verbinden des Ausgangs des Generators 111 mit einer Leitung zum Einspeisen von Mikrowellen in den Block 102 und durch Ein-Aus-Steuerung des Generators 111 oder auch durch Modulierung dessen Ausgangsleistung erhalten werden.
• Insbesondere ist der Hochfrequenzgenerator 111 gemäß der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform mit der Leitung 120 unter Zwischenschaltung eines durch eine PIN-Diode gebildeten Schalters 130 verbunden. Die PIN-Diode 130 stellt somit einen Hochfrequenzschalter dar. Die Erfindung ist selbstverständlich jedoch nicht auf die Verwendung eines derartigen besonderen Schalters beschränkt.
• Insbesondere ist der Ausgang 112 des Hochfrequenzgenerators unter Zwischenschaltung einer Koppelkapazität C113 mit der Anode der PIN-Diode 130 verbunden. Die Kathode der PIN- Diode 130 ist mit der Leitung 120 gekoppelt. Die Leitung 120 wiederum ist mittels kapazitiver Kopplung mit der Zusammensetzung 102 gekoppelt.
• Der in der Figur 2 dargestellte Steuerkreis umfaßt auch ein Steuermodul 140, dessen Funktion darin besteht, eine Polarisationsspannung an die PIN-Diode anzulegen, um diese selektiv leitend zu machen und den Durchgang von Mikrowellen von dem Generator 111 auf den Block 102 zu gestatten, um diesen zu zünden.
• Insbesondere ist der Ausgang 141 des Steuergeräts 140 unter Zwischenschaltung einer Spule L142 mit der Anode der PIN- Diode 130 verbunden. Des weiteren ist die Kathode der PIN- Diode 130 über eine zweite Spule L143 auf Masse gelegt, was das Schließen des Polarisationskreises gestattet.
• Die Funktionsweise der in der Figur 2 dargestellten Zünd vorrichtung ist im wesentlichen wie folgt.
• Solange das Steuergerät 140 nicht die geeignete Polarisationsspannung an die Anode der PIN-Diode 130 anlegt, wird diese im nichtdurchlässigen Zustand blockiert. Die von dem Generator 111 ausgesandten Hochfrequenzen können somit nicht in die Leitung 120 eingespeist werden und können somit nicht in die pyrotechnische Zusammensetzung 102 eingespeist werden. In diesem Zustand bietet die Vorrichtung eine große Unempfindlichkeit bezüglich zur Unzeit erfolgender Zündungen.
• Legt das Steuergerät 140 hingegen über die Spule L142 die geeignete Polarisationsspannung an die Anode der PIN-Diode 130, so wird diese PIN-Diode 130 leitend gemacht. Die von dem HF-Generator 111 ausgesandten Mikrowellen werden dann über die PIN-Diode 130 auf die Leitung 120 und von dort in den Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung eingespeist. Diese Einspeisung von Mikrowellen bewirkt eine Temperaturerhöhung im Bereich der widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen des Blocks 102. Diese Zone kann typischerweise in der Größenordnung 1 mm² sein. Ist diese Temperaturerhöhung einmal erreicht, dann tritt die Ausbreitung in der Gesamtheit des Blockes 102 schnell ein.
• Insbesondere speist das Steuergerät 140 im Rahmen der Erfindung in die Leitung 141 eine Folge von Polarisationspulsen ein, die dazu ausgelegt sind, in der Zusammensetzung 102 eine Schockwelle zu erzeugen, deren Geschwindigkeit im wesentlichen gleich der mechanischen Ausbreitungsgeschwindigkeit im Material im detonierenden Zustand ist, um eine einem Detonator entsprechende Schockwelle zu synthetisieren.
• Im Rahmen der Erfindung ist es nicht notwendig, in der Masse der pyrotechnischen Zusammensetzung 102 Abschirmungen vorzusehen, um die aus der Leitung 120 austretenden Mikrowellen einzuschließen. Tatsächlich wird der Einschluß der Mikrowellen durch die Lokalisierung der widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen in der Umgebung der Leitung 120 erreicht.
• Es ist festzustellen, daß, abgesehen von der Anwesenheit elektrischer widerstandsbehafteter und/oder magnetischer Verlustladungen in der Einspeisungszone der Mikrowellen, die pyrotechnische Zusammensetzung 102 in ihrer Gesamtheit vorzugsweise homogen ist. Aus diesem Grunde erfolgt die Ausbreitung der Zündung in einem homogenen Material der gleichen Art wie die von den Mikrowellen gezündeten Zone. Dank dieser Vorkehrung erhält man eine hervorragende Übertragbarkeit der Zündung und deren schnellen Übertritt.
• Die derzeitigen Mikrowellen-Bauteile gestatten Leistungen deutlich oberhalb von 1 kW/mm². Es ist verständlich, daß die Verwendung eines Mikrowellenzünders deshalb eine starke Unempfindlichkeit bezüglich externer Einwirkungen zu erhalten gestattet. Tatsächlich ist es beim derzeitigen Stand der Technik absolut auszuschließen, eine derartige Leistungsdichte auf Entfernung zu erzeugen.
• Die derzeit auf dem Markt erhältlichen PIN-Dioden gestatten ein ultraschnelles Schalten in der Größenordnung einer Nanosekunde, während die pyrotechnischen zusammensetzungen eine Ansprechzeit in der Größenordnung einer Mikrosekunde haben.
• Die Erfindung ist indessen nicht auf die Verwendung eines Halbleiterschalters vom PIN-Dioden-Typ beschränkt. Beispielsweise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines zwischen den HF-Generator 111 und die Leitung 120 zwischengeschalteten mechanischen Schalters erwogen werden.
• Figur 3 zeigt ein Beispiel der Anbringung der Einspeisungsleitung 120 auf dem Gehäuse 100. Wie aus der Figur 3 ersichtlich, ist die Einspeisungsleitung 120 vorzugsweise in der Mitte der Bodenseite 104 des Gehäuses 100 angeordnet. Insbesondere ist ein elektrisch isolierendes Blatt 106 zwischen die von der PIN-Diode 130 ausgehende Einspeisungsleitung 120 und den Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung gelegt.
• Insbesondere ist zur Verbesserung der Kopplung zwischen der Leitung 120 und dem Block der Zusammensetzung 102 in diesem vorzugsweise eine erste Platte 107 aus elektrisch leitendem Material, die mittig gegenüber der Leitung 120 angeordnet ist, und eine elektrisch leitende ringförmige Masseelektrode 108 vorgesehen. Die Elektrode 108 umgibt die Elektrode 107.
• Die definierte Kopplung zwischen der Leitung 120 und der Zentralelektrode 107 über das isolierende Blatt 106 ist eine kapazitive Kopplung.
• Der Schutzring 108 kann mittels jedes geeigneten herkömmlichen Mittels auf Masse gelegt sein, beispielsweise durch kapazitive Kopplung mit einer externen Masseelektrode 105.
• Vorzugsweise weisen die zwischen der Zentraldiode 107 und der Masseelektrode 108 angeordneten elektrischen widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen eine auf die Leitung 120 abgestimmte Impedanz auf, beispielsweise von einigen Ohm bis einigen Duzend Ohm und typischerweise in der Größenordnung von 50 Ohm.
• Natürlich kann man in Erwägung ziehen, die von der PIN- Diode 130 ausgehende Leitung 120 an einem anderen Ort als der Mitte des Bodens 104 des Gehäuses 100 anzuordnen. Außerdem können das dem Gehäuse 100 naheliegende Ende 121 der Leitung 120 sowie die gegenüberliegende Seite 104 des Bodens des Gehäuses 100 Gegenstand vielfältiger Geometrien sein.
• Wie in der Figur 4 dargestellt, können beispielsweise ein Ende 121 der Leitung 120 und ein Boden 104 des Gehäuses 100 in wesentlicher komplementärer Form vorgesehen sein. Insbesondere weist der Boden 104 des Gehäuses 100 vorzugsweise in seiner Mitte eine konkave, beispielsweise kegelstumpfförmige Blindausnehmung 109 auf, und das Ende 121 der Leitung 120 ist als im wesentlichen komplementäre Ausstülpung ausgebildet.
• Diese Anordnung garantiert einen besseren Einschluß der Mikrowellen in dem Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung. Außerdem gestattet diese Anordnung, die Zentrierung des Blocks 100 auf der Einspeisungsleitung zu erleichtern. Dieses letzte Merkmal ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die mit Blöcken 102 der Zusammensetzung ausgestatteten Munitionen in ausziehbaren Magazinen angeordnet sind. In diesem Fall ist es tatsächlich angebracht, den Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung mit Präzision bezüglich der Einspeisungsleitung 120 anzuordnen, die im allgemeinen in einem festen und wiederverwendbaren Ansatz angeordnet ist.
• In Figur 5 ist die Struktur einer Anordnung dargestellt, die unterschiedliche Blöcke 102 pyrotechnischer Zusammensetzung umfaßt, die entsprechenden Schaltern 130 zur aufeinanderfolgenden zündung einer Vielzahl von Munitionen zugeordnet sind.
• Eine derartige Anordnung kann beispielsweise zum aufeinanderfolgenden Starten von Täuschungsmitteln im Bereich von Gegenmaßnahmen verwendet werden.
• In der Figur 5 erkennt man für jeden Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung eine unter Zwischenschaltung einer PIN-Diode 130 mit dem Ausgang des Mikrowellengenerators 111 verbundene Leitung 120. Jede PIN-Diode 130 ist unter Zwischenschaltung einer Koppelkapazität 113 mit dem Ausgang des Mikrowellengenerators 111 verbunden. Außerdem ist jede PIN-Diode 130 mit ihrer Anode unter Zwischenschaltung einer Spule L142 mit einem entsprechenden Ausgang des Steuergeräts 140 und mit ihrer Kathode mittels einer Spule L143 mit Masse verbunden.
• Es ist verständlich, daß im Rahmen der in der Figur 5 dargestellten Ausführungsform der Mikrowellengenerator 111 während der Schußperiode permanent Mikrowellen emittiert und das Steuergerät 140 nacheinander und gemäß einer gesteuerten Abfolge an seinen Ausgängen die geeigneten Polarisationsspannungen erzeugt, um die verschiedenen PIN- Dioden 130 nacheinander zu initiieren und dadurch nacheinander die verschiedenen Zusammensetzungen 102 zu zünden.
• Um eine Testfunktion zu gestatten, d.h. die Anordnung und/oder die Zündung der pyrotechnischen Zusammensetzung 102 als Folge der Erzeugung einer geeigneten Polarisationsspannung am Ausgang des Steuergeräts 140 kontrollieren zu können, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, an den Ausgang 112 des Generators 111 einen auf die reflektierte Welle empfindlichen Nahrichtungskoppier 150 anzuschließen.
• In der Praxis kann der Koppler 150 an einen beliebigen Punkt zwischen dem Ausgang 112 des Generators 111 und dem Ende 121 der Leitung angeordnet werden. Dennoch ist der Koppler 150 vorzugsweise an den Ausgang des Generators 111 angeschlossen. Diese Anordnung gestattet es, eine Vervielfachung der Koppier 150 zu vermeiden, wenn der Generator 111 mehrere Ladungen betreibt.
• Das von diesem Richtungskoppler 150 ausgesandte Signal wird an die Steuerungseinheit 152 angelegt, die den Mikrowellengenerator 111 und das Steuergerät 140 umfaßt. Um das von dem Koppler 150 ausgesandte Signal verwerten zu können, führt die Einheit 152 den Mikrowellengenerator mit reduzierter Leistung. In dieser Konfiguration muß die von dem Mikrowellengenerator 111 erzeugte Leistung unzureichend zum Auslösen einer unzeitgemäßen Zündung des Blocks 102 sein. Wenn der Mikrowellengenerator 111 derart bei reduzierter Leistung arbeitet und die PIN-Diode 130 durch Erzeugung einer geeigneten Polarisationsspannung am Ausgang des Steuergeräts 140 leitend gemacht wird, dann zeigt die Anwesenheit einer von dem Koppler 150 detektierten Reflexion die Abwesenheit der Ladung 102 an. Im Gegenzug zeigt die Abwesenheit einer derartigen, von dem Koppler 150 detektierten Reflexion die Anwesenheit einer Ladung 102 gegenüber dem Ende der Leitung 120 an. Da die Ladung 102 an die Abschlußimpedanz der Leitung 120 angepaßt ist, absorbiert sie wie vorstehend beschrieben tatsächlich die Mikrowellen, wenn sie anwesend ist, und vermeidet somit jede Reflexion am Ende der Leitung 120.
• Diese Testfunktion kann zum einen zum Kontrollieren der korrekten Anbringung eines Munitionsmagazins auf einem die Steuerungseinheit 152 und die Einspeisungsleitungen 120 aufnehmenden Ansatz verwendet werden. Diese Testfunktion kann auch zum Kontrollieren des Effekts einer Zündung durch das Steuergerät 140 und zum Wiederholen der Befehlsabfolge im Falle des Mißerfolgs verwendet werden.
• Das von dem Koppler 150 ausgesandte Signal kann auch in Gegenreaktion an den HF-Generator 111 angelegt werden, um diesen auf die Leitung abzustimmen und eine maximale Amplitude der in die Ladung 102 eingespeisten Mikrowellen zu garantieren.
• In der Praxis kann der Mikrowellengenerator 111 aus einem selbsterregten Oszillator oder aus einem an einen Leistungsverstärker angeschlossenen spannungsgesteuerten Oszillator gebildet sein.
• Es ist festzuhalten, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der verwendeten Leistungen die elektrischen widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustleistungen nicht in der Primärladung, sondern in der Sekundärladung und sogar direkt in der Hauptladung der betroffenen Munition angeordnet werden können. Somit gestattet die vorliegende Erfindung, die Sicherheit zu verstärken, indem sie die Verwendung der Primärladung und sogar der Sekundärladung hinfällig macht, von denen man weiß, daß sie sehr temperaturempfindlich sind. Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen synthetisiert die Erfindung einen Detonator mit Hilfe eines einzelnen Mikrowelleneinspeisers.
• Die vorliegende Erfindung schlägt ebenfalls vor, einen Detonator mit Hilfe einer Zündvorrichtung mit mehreren Einspeisern zu realisieren.
• Hierzu wird, wie in der Figur 6 dargestellt, im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, verschiedene Einspeiser 120 dem gleichen Block 102 pyrotechnischer Zusammensetzung zuzuordnen, welche Einspeiser 120 nacheinander über jeweilige PIN-Dioden 130 die von dem Mikrowellengenerator 111 stammenden Mikrowellen empfangen.
• Durch eine abgestimmte Sequenzierung der Mikrowelleneinspeisungen, d.h. durch ein abgestimmte Sequenzierung der Steuerung der unterschiedlichen PIN-Dioden 130, kann das Steuergerät 140 Wellen synthetisieren, die denjenigen eines klassischen Detonators entsprechen.
• Insbesondere legt das Steuergerät 140 hierzu im Rahmen der vorliegeriden Erfindung an die verschiedenen PIN-Dioden 130 eine Folge jeweiliger Steuerpulse an, die untereinander um eine Zeit Δt entsprechend dem Verhältnis zwischen der die unterschiedlichen Einspeiser 120 trennenden Entfernung getrennt sind, wobei diese Zeitverschiebung Δt im wesentlichen gleich der mechanischen Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Zusammensetzung 102 in detonierendem Zustand ist.
• Beispielhaft und nicht beschränkend wurden von der Anmelderin zufriedenstellende Resultate erhalten mit einer aus einem Sprengstoff des Typs Trinitrotoluol gebildeten Zusammensetzung 102, deren Ausbreitungsgeschwindigkeit in detonierendem Zustand in der Größenordnung 4 km/s beträgt, und mit Einspeisern 120, die untereinander um 10 mm beabstandet und mit 0,6 us aufeinanderfolgenden 1-kW-Pulsen gespeist sind.
• Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Zündvorrichtung zum direkten Betreiben eines klassischen Zünders verwendet werden, wie er in der Figur 1 dargestellt ist.
• Insbesondere kann in Betracht gezogen werden, einen Einspeiser 120 direkt an dem Gehäuse 10 eines klassischen Zünders anzuordnen, falls dieser angepaßte elektrische widerstandsbehaftete oder magnetische Verlustladungen umfaßt. Umfaßt der klassische Zünder keine derartigen elektrischen widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen, dann kann die Zündung eines klassischen Zünders erreicht werden, indem diesem gegenüber ein geeigneter Block der Zusammensetzung 102 angeordnet wird, der entsprechend mit derartigen Ladungen versehen ist und mit einem Einspeiser 120 verbunden ist.
• Man versteht, daß das Interesse zur Zündung klassischer Zünder darin besteht, vorhandene Munitionsbestände mit einem erfindungsgemäßen Zünder verwenden zu können.
• Der den Mikrowellengenerator 111, das Steuergerät 140 und den aus der PIN-Diode 130 gebildeten Schalter umfassende Steuerkreis kann als einmal- oder wiederverwendbares Produkt ausgeführt sein.
• Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung kann für jeden Typ von Munition, wie Flugkörper, Bomben, Granaten, usw. verwendet werden. Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung bietet den Vorteil, gegenüber äußeren Einwirkungen, insbesondere thermischen Schocks wie Bränden, mechanischen Schocks, wie Aufprall von Kugeln oder Detonationen, und gegenüber externen elektromagnetischen Einflüssen unempfindlich zu sein.
• Gemäß einer schematisch in den Figuren 7 und 8 dargestellten anderen Ausführungsvariante kann eine einem Detonator äquivalente Schockwelle synthetisiert werden, indem in der Zusammensetzung 102 elektrisch leitende Leitungen 160, 162 angeordnet sind, die in Annäherung an die Kopplung an den Generator 111 insgesamt auseinanderlaufen und in der Masse der pyrotechnischen Zusammensetzung 102 angeordnet sind. In diesem Falle kann der Generator 111 die Leitungen 160, 162 ständig und nicht mehr, wie vorstehend beschrieben, pulsartig versorgen.
• Gemäß Figur 7 sind diese Leitungen 160, 162 geradlinig. Gemäß Figur 8 sind diese Leitungen 160, 162 gebrochen und nicht geradlinig.
• Der zwischen den Leitungen 160, 162 bei der Inbetriebnahme des Generators 111 erzeugte Lichtbogen entsteht zwischen den am weitesten vom Generator 111 entfernten Enden der Leiüungen 160, 162, d.h. den Enden dieser Leitungen, die einander am nächsten sind. Dann nähert sich der Lichtbogen durch lonisierung der Zusammensetzung 102 zunehmend dem Generator 111 mit einer Geschwindigkeit v = c / (εr ur)½, worin εr die Dielektrizitätskonstante, ur die magnetische Permeabilität der Zusammensetzung 102 und c die Lichtgeschwindigkeit (c = 2,997 10&sup8; m/s) darstellen.
• Es reicht aus, εr und ur derart anzupassen, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtbogens im wesentlichen gleich der mechanischen Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Zusammensetzung 102 in detonierendem Zustand ist, um auch hier einen Detonator zu synthetisieren.
• Es ist notwendig, den Generator 111 vor dem zerstörerischen Effekt durch das Aufsteigen dieses Lichtbogens zu schützen. Das Einsetzen eines optischen Sensors bspw. zwischen dem Generator 111 und den Leitungen 160, 162 kann dem Genüge leisten.
• Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen besonderen Ausführungsform beschränkt ist, sondern sich auf jede dem Erfindungsgedanken entsprechende Variante erstreckt.
• So kann die vorliegende Erfindung auch dazu verwendet werden, eine Zündung der Zündvorrichtung vorzunehmen, indem diese vor einem Einspeiser 120 vorbeibewegt wird, aufgrund der dadurch zwischen dem Einspeiser 120 und der pyrotechnischen Zusammensetzung 102 erhaltenen kapazitiven Kopplung. Mit anderen Worten kann man eine dynamische und nicht nur statische Anordnung zwischen dem Einspeiser 120 und der Zusammensetzung 102 vorsehen.
• Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Anordnung von in gleichem Abstand um die Zusammensetzung 102 angeordneten Einspeisern 120 anwendbar, die beispielhaft, aber nicht beschränkend, kreisförmig oder halbkreisförmig ist.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Zünden einer pyrotechnischen Zusammensetzung, von dem Typ, der folgendes umfaßt:

- einen Mikrowellengenerator (111), und

- einen zum Anschluß an den Generator geeigneten Block (102) pyrotechnischer Zusammensetzung mit elektrischen widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen, die mikrowellenempfindlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem folgendes umfaßt: einen Richtungskoppler (150), der an eine den Generator (111) und den Block (102) pyrotechnischer Zusammensetzung verbindende Leitung (112) gekoppelt und vorzugsweise mit dem Ausgang des Generators (111) zum Einspeisen von Mikrowellen verbunden ist, und der auf eine an deren Ende reflektierte Welle empfindlich ist, Mittel zum Führen des Mikrowellengenerators bei reduzierter Leistung, und Mittel zum Kontrollieren der an dem Ende der Leitung (112) reflektierten Welle und zum Detektieren der Abwesenheit des Blocks pyrotechnischer Zusammensetzung, wenn eine reflektierte Welle nachgewiesen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungen in der Gruppe enthalten sind, welche Graphit, Ferrite und Metalloxide umfaßt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesteuerter Schalter (130) zwischen den Mikrowellengenerator (111) und eine Leitung (120), die zur Anordnung in der Umgebung des Blocks (102) pyrotechnischer Zusammensetzung vorgesehen ist, geschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (130) ein mechanischer Schalter ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (130) durch eine PIN-Diode gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellengenerator (111) mit der PIN-Diode unter Zwischenschaltung einer Koppelkapazität (C113) verbunden ist, und daß die Vorrichtung ein Steuergerät (140) umfaßt, das zur Anlegung einer gesteuerten Polarisationsspannung an die PIN-Diode (130) geeignet ist, um diese über eine Spule (L142) leitend zu machen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit dem Mikrowellengenerator (111) verbundene Leitung (120) zur Einspeisung von Mikrowellen aufweist, die zur Anordnung gegenüber der Mitte des Bodens (104) des Blocks (102) pyrotechnischer Zusammensetzung ausgestaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (102) pyrotechnischer Zusammensetzung im Bereich seines Bodens eine elektrisch isolierende Platte (106) und im Innern seiner Masse eine erste Platte (107), die zur kapazitiven Kopplung mit der Leitung (120) zur Einspeisung von Mikrowellen durch die isolierende Platte (106) geeignet ist, sowie eine Masseelektrode aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen widerstandsbehafteten und/oder magnetischen Verlustladungen eine auf die Leitung (120) abgestimmte Impedanz bilden, beispielsweise zwischen einigen Ohm und einigen Duzend Ohm, typischerweise in der Größenordnung von 50 Ohm.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (102) pyrotechnischer Zusammensetzung einen Boden mit konkaver, vorzugsweise kegelstumpfförmiger Ausnehmung (109) aufweist, die zur Aufnahme des komplementären Endes der Leitung (120) geeignet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit der Leitung (112) gekoppelten Koppler (150) und Mittel zum Anlegen des von dem Koppler (150) in Gegenreaktion ausgesandten Signals an den Mikrowellengenerator (111) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, die zum Synthetisieren einer einem Detonator entsprechenden Schockwelle geeignet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen einzelnen Mikrowelleneinspeiser (120) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspeiser (120) mit einer Pulsfolge gespeist wird, die zur Erzeugung einer Schockwelle geeignet ist, die sich mit einer Geschwindigkeit ausbreitet, die im wesentlichen der mechanischen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Zusammensetzung (102) im detonierenden Zustand entspricht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere an eine gemeinsame pyrotechnische Zusammensetzung (102) gekoppelte Mikrowelleneinspeiser (120) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeiser (120) sukzessiv gemäß einer derart gesteuerten Abfolge gespeist werden, daß das Verhältnis zwischen der die einzelnen Einspeiser (120) trennenden Entfernung und dem Zeitintervall zwischen der Einspeisung von Mikrowellenenergie in diese Einspeiser (120) im wesentlichen gleich der mechanischen Ausbreitungsgeschwindigkeit in der pyrotechnischen Zusammensetzung im detonierenden System ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch elektrisch leitende Leitungen (160, 162), die insgesamt in Annäherung an die Kopplung an den Generator (111) auseinanderlaufen und in der Masse der pyrotechnischen Zusammensetzung (102) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Konstante εr und die magnetische Permeabilität ur der pyrotechnischen Zusammensetzung (102) zum Erhalten einer Geschwindigkeit v = c / (εr ur)½ in der Zusammensetzung ausgelegt sind, die im wesentlichen gleich der mechanischen Ausbreitungsgeschwindigkeit im detonierenden Zustand ist, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellengenerator direkt mit der Leitung zur Einspeisung von Mikrowellen in den Block (102) pyrotechnischer Zusammensetzung verbunden ist und daß die selektive Kopplung des Generators (111) mit dem Block (102) durch Ein-Aus-Steuerung des Generators (111) oder auch durch Modulierung dessen Ausgangsleistung erreicht wird.

20. Anordnung, umfassend verschiedene Mikrowelleneinspeiser (120), die Blöcken (102) pyrotechnischer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 zugeordnet sind, und eine Sequenziereinrichtung (140), die zur Steuerung der Zündung gemäß einer vorbestimmten Sequenz der einzelnen Blöcke (102) zwecks Zündung der jeweiligen Munitionen ausgelegt ist.