Electronic projectile detonator

【発明の詳細な説明】 【０００１】 本発明は、電子発射体デトネータ、つまり、発射体飛行中バッテリ又は付加的なエネルギ形成なしでの発射体デトネータの電気エネルギ給電用装置に関する。 【０００２】 最新式の電子デトネータは、現在、発射体の発射時に生じる大きな加速度によって始めて機械的−化学的に活性化される１次電池又はバッテリのエネルギ給電のために利用される。 この最新式の電子デトネータの有する利点は、そのように装置構成されていないデトネータでは、例えば、使用されているバッテリ−１次電池を交換するために待機する必要があるが、そのように装置構成されたデトネータでは、その必要がないという点にある。 と言うのは、このバッテリは、そのストレージ(Lagerung)の間完全に不活性であり、従って、長いストレージ時間が許容されるからである。 【０００３】 一般的には、そのように構成されたデトネータでは、予めプログラミングされたデトネータ機能の経過が、バッテリの作動／活性により、即ち、発射加速度による機械的−化学的作動／活性時にバッテリ電圧を高くすることによって開始される。 【０００４】 使用されている作動／活性可能バッテリは、そのために、構成的に、全温度範囲内で、発射時での極めて小さな推進の際のチャージでも、高い信頼度で作動されるように装置構成する必要がある。 他方、環境テスト（例えば、鋼板上への１
． ５ｍ落下）による機械的な負荷及びチャージ過程での加速度には、作動しないようにする必要がある。 従って、作動／活性状態と非作動／非活性状態との間の構成的に制約された安全マージンは、どうしても小さくなってしまう。 更に、欠陥のあるバッテリ製造又は材料エラーにより生じるバッテリ内の個別エラーも、
この安全マージン／余裕度を更に小さくしてしまう。 【０００５】 つまり、上述のことによると、そのようなバッテリは、発射前に既に作動してしまうことを排除することができない。 この結果、デトネータの機能−及び安全設計に応じて、場合によって、飛行期間中に危険なデトネータ状態になることがある。 【０００６】 特に砲に使用した場合、自分の隊を撃ってしまうこともある。 そのために、早過ぎる発射体分解に対する安全度に関する要求（飛行安全度）は、ここでは、一般的に非常に高い。 早過ぎる分解の最大許容確率の公知の数は、１０ ^−５ 〜１０ ^−６である。 【０００７】 他方、上述の、加速度により作動／活性可能なバッテリの機能と非機能との間の不可避的に小さな構成的な間隔（１．５ｍの場合にはイエス、最小チャージの場合にはノー）によって、小さなチャージの場合の機能の問題も予期され、実際に観測もされる。 【０００８】 更に、その種の特殊なバッテリの製造は、今日の産業提携／合併の増大の結果、僅かな会社に集中しており、その結果、特に、その種の製品の数カ国の輸出規制によっても、供給状況も益々困難となっている。 しかし、バッテリが利用可能である場合、価格について一般的には、「ローコストプロダクト」デトネータとは両立しないことが屡々である。 【０００９】 発射体飛行中の他の公知のエネルギ形成方法は、ピエゾ効果又は電気力学的に発射体加速度、旋回運動の形成又は風流量を介して、デトネータ内に組み込まれた電気装置用の電気エネルギを形成するジェネレータである。 しかし、その種の解決手段は、例えば、砲のデトネータ用には、小さなエネルギ収量（ピエゾ）のために適切でないか、又は、組み込まれたバッテリよりも更に高価且つ信頼度が高くなく、しかも、特殊な製造は、開発期間が長くて高価な製品として、又は、
少なくとも、加速度により作動／活性可能なバッテリと同様に製造が難しい。 【００１０】 従って、この従来技術から出発して、本発明が基づく課題は、発射体飛行中、
バッテリ又は付加的なエネルギ形成なしで済む、新規な発射体デトネータ、特に砲発射体デトネータを提供することである。 【００１１】 本発明によると、この課題は、請求項１記載の要件により解決される。 以下、
本発明の発射体デトネータについて図１の実施例を用いて詳細に説明する。 【００１２】 飛行期間中発射体デトネータを作動するために、誘導プログラミング期間中チャージされる給電コンデンサが設けられており、該給電コンデンサは、プログラミングと、飛行期間の開始との間の分範囲内の時間を、実質的なエネルギ損失なしに橋絡するために、非常に僅かな漏れ電流しか有しておらず、その際、給電コンデンサのチャージのために、プログラミング時に利用されずに負荷されなかった、プログラミング交流電圧の半波が利用されることが提案されている。 【００１３】 デトネータ外部のプログラミング装置２３の送信コイル２２によって、デトネータ内部のプログラミングコイル１２を介しての誘導プログラミング期間中、両コイルを磁気結合して、変調された磁気的に交番する磁場エネルギとプログラミング情報とを伝送することが公知である。 更に、プログラミング過程中伝送されるエネルギを、プログラミング過程中、デトネータの給電に使うことが公知である。 それが可能なのは、プログラミング過程後、エネルギ伝送がプログラミング装置２３によって遮断され、プログラミング過程中伝送された情報は非揮発性に、例えば、デトネータ電子装置内のＥＥＰＲＯＭ内に記憶されるからである。 【００１４】 本発明の技術思想を理解するために、先ず、上述のプログラミング過程について少し詳細に説明する。 【００１５】 所属のＡＯＰ２２を有するＮＡＴＯ ＳＴＡＮＡＧ４３６９には、誘導プログラミングインターフェースの接続用のスイッチング勧告（Schaltvorschlaege）
が提案されており、これは、コンパチビリティの要求を充足する必要がある、どんなデトネータにも、そのように、又は、同様の形式で構成することができる。
この接続については、図１にも、大雑把に、要素２２，１２，１４，４，１５及び２によって示されている。 詳細に考察する際、この幾つかの要素に注目する。
コイル１２内に、プログラミングコイル２２によって誘起された交番電圧がダイオード１４を介して半波整流されて、プログラミングインターフェース１５、電圧調整器２を介して、接続された負荷に印加される。 付加的に、この電圧は、ツェナーダイオード４によって高さが制限されて、要素２及び１５の構成要素が、
過電圧に対して保護される。 しかし、ダイオード１４による半波整流によって、
構成要素１２，１４，１３及び１８の接続点に形成された交流電圧の正の半波だけが負荷され、その結果、この正の半波が、この点で、実際上、ツェナーダイオード４のツェナー電圧＋ダイオード１４の順方向電圧を超過することはない。 【００１６】 先ず、図１のダイオード１３及び１８が設けられていないものとすると、コイル１２の出力側から、５０〜６０Ｖの電圧振幅の負の半波を取り出すことができる。 この半波のエネルギは、従来技術では利用されてこなかった。 図１の回路に高遮断ダイオード１３及び１８を使用すると、コイル１２の出力側の負の半波を半波整流することによって、デトネータ電子装置用の給電コンデンサ１と、点火段用の給電コンデンサ１９とがチャージされる。 コンデンサに並列接続された非常に高い抵抗６及び２０が、デトネータが接続されていない場合にコンデンサを所定のように放電するのに使用され、チャージ過程を実際上負荷しない。 つまり、両コンデンサは、−５０〜−６０Ｖの高さ迄の直流電圧にチャージされる。 【００１７】 Ｃ _１及びＵ _１として、コンデンサ１のキャパシタンス及び電圧が、Ｃ _１９乃至Ｕ _１９として、コンデンサ１９の相応の量が定義されると、電圧調整器１７の給電用のプログラミング及びデトネータ電子装置３に応じて、エネルギ０．５Ｃ _１ Ｕ _１ ^２が形成され、点火段の給電のために、エネルギ０．５Ｃ _１９ Ｕ _１９ ^２が形成される。 【００１８】 電圧は、プログラミング過程中コンデンサに蓄積されたエネルギの高さに２乗して入力される（しかし、コンデンサの構造の大きさ及び価格は、単に積ＣＵに比例して上昇するが）ので、デトネータ内でのプログラミング過程の高い負の半波を利用することによって、小さなスペースで廉価にエネルギを蓄積することができる。 【００１９】 その際、飛行期間は、有利には、（プログラミング中の遮断期間及び発射前の時間のために）非常に簡単に高抵抗に構成することができるスイッチ５によって開始され、このスイッチ５は、反転された切換電圧調整器１７をコンデンサ１と接続する。 スイッチ５は、一般的に特殊開発された、周囲環境に対してハードな安全装置９によって、非常に確実に発射の際に典型的な周囲環境の力の発生時に操作装置１０によって操作することができ、その結果、本来の発射前にスイッチ５が意図せずに閉じられるのが、実際上、機械的な安全装置では通常僅かな確率１０ ^−７ 〜１０ ^−８でしか生じることがない。 デトネータがプログラミングされていない場合、完全にエネルギ消費がなくなり、その結果、バッテリが組み込まれたデトネータに比して、このデトネータを更に安全・確実にすることができる。 【００２０】 スイッチ５が、構造上、典型的な発射加速度の発生後閉じられ、例えば、機械的なインターロック装置によって、全飛行期間中も閉じられ続けるように構成されているので、図１に破線で示されている電子的なセルフホールディング装置（
Selbsthalterung）１１は必要ない。 このセルフホールディングを確実に行うことができない場合、セルフホールディング装置１１によって、入力側Ｘの点Ｚで電圧が発生した場合、出力側Ｙと導電接続され、電圧調整器１７が作動している限り接続し続けるようにすることもできる。 【００２１】 両作動形式プログラミング／飛行の検知は、デトネータ電子回路の両入力側Ｕ
ｐ及びＦを介して行われる。 Ｕｐに電圧が印加され、Ｆに電圧が印加されない場合、スイッチ５は未だ開かれており、電子装置は、Ｕｖの発生時にプログラミング状態であることを検知し、その際、電子装置は、相応のプログラミングシーケンスをポートＵｐで処理する。 しかし、スイッチ５が閉じられている場合、入力側Ｆに電圧が印加され（そして、入力側Ｕｐにプログラミングシーケンスがない）、電子装置は、そのプログラミングされた飛行プログラムを処理する。 【００２２】 切換電圧調整器１７は、不必要なエネルギ損失を回避するために、高い効率並びに非常に大きな入力電圧領域を有している。 そのために、有利には、この用途又は同様の用途用に特別に開発され、比較的小さな、従って電流節約構造のために、ＡＳＩＣに集積される。 【００２３】 メモリコンデンサ１及び１９は、同様に損失を小さくする理由から、有利には、漏れ電流が出来る限り小さな薄膜又はセラミックコンデンサの形式にする必要がある。 と言うのは、飛行期間内でのプログラミング後、１０〜２０分後も、その電荷状態が出来る限り変化しないようにする必要があるからである。 【００２４】 点火段１６用の給電コンデンサ１９は、既述のように、プログラミング期間中、給電コンデンサ１と並列に充電される。 この装置構成は、不可欠である。 と、
言うのは、コンデンサ１は、デトネータ電子装置３の給電中放電され、そのために、コンデンサ１から点火段１６にも出来る限り一緒に給電する際に、十分な点火電圧高さを保証することができない。 【００２５】 デトネータ電子装置３の出力側Ｔでの点火トリガ信号による点火段１６の点火の直前に、デトネータ電子装置３の信号Ｓ及び適切な電子スイッチ２４を介して、コンデンサ１９が点火段１６と接続され、この点火段に、この時点に対して事後の時点で始めてエネルギが供給される。 そうすることによって、プログラミング過程中コンデンサ１９が早機に充電されるにも拘わらず、デトネータの高い飛行安全度を達成することができる。 【００２６】 図１の装置は、別の利点を有している。 プログラミングの際、デトネータ電子装置３によって、プログラミング入力側Ｕｐの他に入力側Ｆも問い合わせる。 スイッチが開かれている場合、即ち、安全装置が安全な位置状態である場合、Ｆには、電圧は印加されず、プログラミングは前述のように実行することができる。
しかし、プログラミング過程中、スイッチ５は閉じられ、即ち、安全装置はシャープな位置状態である場合、プログラミング中充電されるコンデンサ１の、電圧調整器１７によって変換された電圧は、デトネータ電子装置の入力側Ｆに供給される。 この電圧を、Ｕｐでのプログラミングシーケンスと一緒に同時に検出する際、プログラミング機能は抑制される。 このプログラミングは一般的に双方向に行なわれるので、この場合、安全装置が危険な状態であることがプログラミング装置にも、従って、ユーザにも通知され、従って、デトネータの別の操作を行う指示が送出される。 【００２７】 そうすることによって、デトネータ安全基準ＭＩＬ−ＳＴＤ １３１６Ｄの条件４．６．６もエレガントに充足することができ、この基準には、デトネータを弾薬内に組み込む前に安全装置の安全状態の外部制御の可能性について記載されている。 この制御は、そうすることによって、既設のインターフェース、プログラミングインターフェースを介して行うことができ、付加的なコスト高な手段、
例えば、ビューウィンドウ又はデトネータケーシングの通路（Durchbrueche）を必要としない。 【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の発射体デトネータを示す図