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    DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie,wobei die Vorrichtung aufweist, eine Anzahl von Kammern, Mittelzum Antrieb, das in den Kammern angeordnet ist, wobei jede Kammerso aufgebaut ist, dass das Antriebsmittel in jeder Kammer einzelngezündetwerden kann, und ein Steuergerät, dasin Abhängigkeiteines Eingangssignals eine selektive Zündung initiiert.
    公开号:DE102004002471A1
    申请号:DE200410002471
    申请日:2004-01-16
    公开日:2005-08-11
    发明作者:Klaus Dr. Sterzelmeier；Walter Wenning
    申请人:Deutsch-Franzosisches Forschungsinstitut Saint-Louis Saint-Louis；Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis；
    IPC主号:F41A1-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahrenzur Abgabe einer Antriebsenergie, einen Flugkörper, der durch die Vorrichtungund/oder das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie angetriebenwird, wie z.B. Geschosse von Rohrwaffen oder Raketen, eine Abschussvorrichtungzum Abschießen einesFlugkörpers,der durch die Vorrichtung und/oder das Verfahren zur Abgabe einerAntriebsenergie angetrieben wird, wie z.B. ein Gewehr oder einePistole, ein Computerprogrammprodukt, das das Verfahren zur Abgabeeiner Antriebsenergie durchführt,und ein Elektronikprodukt, das das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergiebzw. das Computerprogrammprodukt ausführt, wie z.B. einen Chip bzw.ein Halbleiterbauelement oder eine elektrische Schaltung.
    [0002] Beider technischen Ausgestaltung ballistischer Rohrwaffen und Werfersteht die bestmöglicheAusnutzung der bereitgestellten Energiemenge für die Verbringung der Nutzlast(Wirkkörper,Geschoss, Sprengladung, Mine usw.) im Vordergrund. Dabei kommenwahlweise chemisch gebundene Energie in Form von Pulver, elektrischeEnergie oder beide Energieformen in Kombination (Hybridantrieb)zum Einsatz. In jedem Falle wird eine Maximierung der Durchschlagsleistungoder der Abgangsgeschwindigkeit angestrebt, wobei letzteres miteiner möglichstgroßenReichweite oder Steighöheeinhergeht. Entscheidend ist dabei, dass stets die gesamte bereitgestellteEnergie in kinetische Energie umgesetzt wird.
    [0003] Bedingtdurch die sich in letzter Zeit wandelnde juristische Einschätzung derVerhältnismäßigkeitder Mittel kommen im Gegensatz dazu bei der Polizei und den Spezialkräften derinneren Sicherheit, welche beispielsweise zur Bekämpfung desTerrorismus eingesetzt werden, in zunehmendem Maße auch Schusswaffen und Abschreckmittelzur Anwendung, welche nichtletal wirken sollen. Dies gilt ebensofür Abschreckwaffen, wiesie von Privatpersonen benutzt werden dürfen. Eine derartige Abschreckwaffewird im Dokument MANURHIN, „MR35 Punch (Abschreckwaffe)",(2001), Datenblatt, offenbart.
    [0004] Gebräuchlichand standardmäßig eingeführt sindz.B. Verschussgerätefür Gummigeschosseoder Nebel- und Tränengaskerzen.Dabei werden bis zum heutigen Tage ausschließlich Treibladungen verwendet,die eine fest vorgegebene Energiemenge, abgestimmt auf die größte zu überbrückende Distanzbeinhalten; siehe hierzu auch Cutshaw, Ch. Q. u. L. Ness, „Jane's Ammunition Handbook", 11th Edition2002-2003, (2003), ISBN 0 7106 2424 7. Dies kann auf kürzere Entfernungenzu einer Überdosierungder Wirkung führen,bzw. auf sehr kurze Entfernungen sogar tödlich sein. Aus diesem Grundeist eine Quantisierung der Energiemenge nicht nur wünschenswertsondern geradezu erforderlich, um in Zukunft eine höhere Flexibilität hinsichtlichder Verhältnismäßigkeitder Mittel zu erreichen.
    [0005] SeitBekannt werden der in den Dokumenten DE102 36 478 und „ModularePulsstromversorgung mit steuerbarer Energieabgabe", (2003), ISL-BerichtRV 205/2003 von Sterzelmeier, K. u. E. Spahn, W. Wenning dargelegtenErfindung steht erstmals eine elektrische Energieversorgung zurVerfügung,die eine quantisierte bzw. steuerbare Energieabgabe ermög licht.Hierbei handelt es sich um eine Pulsstromversorgung für die unterschiedlichstenAnwendungsmöglichkeitensowohl im wehrtechnischen als auch im zivilen Bereich. Die wesentlicheInnovationshöheist vor allem darin zu sehen, dass dort eine binäre Stufung der bereitgestelltenEnergie füreinen impulsförmigenAntrieb vorgeschlagen wird. Diese Vorgehensweise ist, da es sichinsgesamt um eine rein elektrische Apparatur handelt, auch besondersnaheliegend.
    [0006] Oband wann derartig steuerbare elektrische Generatoren z.B. bei derTerrorismusbekämpfungzum Einsatz kommen, ist zum heutigen Zeitpunkt aufgrund noch zulösendertechnischer, finanzieller and teilweise auch juristischer Detailproblemenicht absehbar. Deshalb wird in Ergänzung and als Alternative hierzueine bevorzugte Vorrichtung beschrieben, die wieder auf den klassischenPulverantrieb zurückgreift,sehr wohl aber eine Dosierung der abgebbaren Energie erlaubt.
    [0007] ImGegensatz zu den in dem Dokumenten DE102 36 478 und „ModularePulsstromversorgung mit steuerbarer Energieabgabe", (2003), ISL-BerichtRV 205/2003 von Sterzelmeier, K. u. E. Spahn, W. Wenning beschriebenensteuerbaren elektrischen Generator wird bei der hier zu betrachtendenerfindungsgemäßen Vorrichtungbevorzugt auf chemische Energieträger, wie Pulver oder anderweitigeDeflagrationsmittel, zurückgegriffen,wobei diese nur zu einem Teil oder vollständig für die Beschleunigung einesWirkmittels eingesetzt werden.
    [0008] Einewesentliche Voraussetzung fürdie Realisierbarkeit nichtletaler Waffensysteme ist die schnelle undexakte Vorgabe der Projektil- bzw. Wirkkörpergeschwindigkeit. Dies erforderteine kontrollierte Dosierung der einzuspeisenden Energiemenge, diedurch den Abstand zum Zielobjekt bestimmt wird.
    [0009] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kontrollierte Dosierungder einzuspeisenden Energiemenge in einer Antriebsvorrichtung bereitzustellen.
    [0010] Dievorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. VorteilhafteWeiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
    [0011] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,wobei die Vorrichtung aufweist, eine Anzahl von Kammern, Mittelzum Antrieb, das in den Kammern angeordnet ist, wobei jede Kammerso aufgebaut ist, dass das Antriebsmittel in jeder Kammer einzelngezündetwerden kann, und ein Steuergerät,das in Abhängigkeiteines Eingangssignals eine selektive Zündung initiiert.
    [0012] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der das Steuergeräteine erforderliche Energiemenge in Abhängigkeit des Eingangssignalsermittelt.
    [0013] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der das Steuergerätdie Initiierung der Zündungso steuert, dass die Antriebsenergie dosiert abgegeben wird.
    [0014] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der das Steuergerätnur die Zündungder Kammern initiiert, die nötigsind um die erforderliche Energiemenge zu erhalten.
    [0015] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Zündung zeitlichversetzt erfolgt.
    [0016] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der ein Zündmittel dasAntriebsmittel zündet.
    [0017] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der das Zündmitteleine Zündpilleist.
    [0018] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der das Zündmitteldurch ein Zündkabelmit dem Steuergerätverbunden ist.
    [0019] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Energiemenge des Antriebsmittels in zumindest zwei derKammern unterschiedlich ist.
    [0020] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der das Antriebsmittel ein Pulver oder ein Deflagrationsmittelist.
    [0021] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern sektionsförmigangeordnet sind.
    [0022] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern ringförmigangeordnet sind.
    [0023] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern sowohl sektionsförmig als auch ringförmig angeordnetsind.
    [0024] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern um eine zentrale Kammer angeordnet sind.
    [0025] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern die zentrale Kammer sektionsförmig umschließen.
    [0026] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern die zentrale Kammer ringförmig umschließen.
    [0027] Vorteilhaftwird eine Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,bei der die Kammern die zentrale Kammer sowohl sektionsförmig alsauch ringförmigumschließen.
    [0028] Vorteilhaftwird ein Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie in einer Vorrichtungzur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt, wobei das Verfahrendie Schritte aufweist: ein Einganssignal wird in ein Steuergerät eingegeben,das Steuergerätinitiiert in Abhängigkeiteines Eingangssignals eine selektive Zündung.
    [0029] Vorteilhaftwird ein Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie in einer Vorrichtungzur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt, das den Schrittaufweist: das Steuergerätermittelt in Abhängigkeiteines Eingangsignals eine erforderliche Energiemenge.
    [0030] Vorteilhaftwird ein Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie in einer Vorrichtungzur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt, das den Schrittaufweist: das Steuergerätinitiiert die Zündungderart, dass die Antriebsenergie dosiert abgegeben wird.
    [0031] Vorteilhaftwird ein Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie in einer Vorrichtungzur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt, das den Schrittaufweist: das Steuergerätinitiiert nur die Zündungder Kammern, die nötigsind um die erforderliche Energiemenge zu erhalten.
    [0032] Vorteilhaftwird ein Flugkörpermit einer Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt, wobeider Flugkörperdurch die Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie, angetriebenwird.
    [0033] Vorteilhaftwird eine Abschussvorrichtung zum Abschießen eines Flugkörpers miteiner Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt.
    [0034] Vorteilhaftwird eine Abschussvorrichtung zum Abschießen eines Flugkörpers miteiner Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie bereitgestellt,wobei die Abschussvorrichtung beweglich einsetzbar ist.
    [0035] Vorteilhaftwird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das das Verfahrenzur Abgabe einer Antriebsenergie durchführt.
    [0036] Vorteilhaftwird ein Elektronikprodukt bereitgestellt, das das Computerprogrammproduktausführt,das das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie durchführt.
    [0037] Dieexakte Vorgabe der Projektil- bzw. Wirkkörpergeschwindigkeit wird vorteilhaftin sehr einfacher Weise mit heute standardmäßig zur Verfügung stehendenMitteln zur Verfügunggestellt, wobei unter Anwendung der bevorzugten binären Stufungder Energiemengen ein Minimum an konstruktivem und fertigungstechnischemAufwand bei gleichzeitig maximaler Anzahl von Energiestufen erreichtwird.
    [0038] Jedochist sowohl eine lineare als auch nichtlineare Stufung entweder über unterschiedlicheLadungsmengen oder Ladungsdichten möglich. Eine nichtlineare Stufungwird z.B. dann erforderlich, wenn aufgrund außenballistischer Einflüsse zwischenEnergiemenge und Reichweite kein linearer Zusammenhang besteht. Alternativkann eine bestehende Nichtlinearität auch durch einen vor denEingang n des Steuergerätesgeschalteten elektronischen Funktionsgenerator ausgeglichen werden.
    [0039] Dieeinzuspeisenden Energiemenge wird durch den Abstand zum Zielobjektbestimmt. Der Abstand kann durch einen Entfernungsmesser bestimmtwerden. Die Entfernungsmessung wird bevorzugt mit einem Laser durchgeführt, kannaber auch durch andere Messverfahren bzw. Messvorrichtungen mitz.B. Mikrowellen, Ultraschall oder über Satelliten bestimmt werden.Um die einzuspeisende Energiemenge noch exakter zu ermitteln, können andereEinflussfaktoren, wie z.B. Witterungsbedingungen (z.B. Regen, Schnee,Wind, Temperatur, Luftdruck) oder andere Einflüsse (z.B. Eigengeschwindigkeit,Eigenhöhe,Abschusswinkel) berücksichtigtwerden. Die Eingabe dieser Einflussfaktoren und/oder der Entfernungkann automatisch und/oder von Hand bzw. manuell erfolgen, indemein Bediener die Eingaben in ein Eingabegerät eingibt. Das Eingabegerät kann zumBeispiel eine Tastatur, ein Bedienpaneel oder nur einfache Tastensein, wobei natürlichauch eine Spracheingabe mit Hilfe einer Spracherkennungsvorrichtungbzw. Spracherkennungssoftware möglichist.
    [0040] DemSteuergerätwird ein Eingangssignal zugeführt,mit dem es dann die gewünschteund/oder erforderliche Energiestufe bzw. Energiemenge E bzw. Soll-Energieim Bereich 1 ≦ E ≦ Emax ermittelt.Das Eingangssignal entspricht in einer Ausführungsform der Erfindung nurder Entfernung, kann aber auch entsprechend ausgewählte oderalle Einflussfaktoren, die oben beispielhaft erwähnt sind, zusätzlich berücksichtigen. DieErmittelung der gewünschtenund/oder erforderlichen Energiestufe bzw. Energiemenge E bzw. Soll-Energieerfolgt in dem Steuergerät,z.B. mit Hilfe einer mathematischen Formel, oder anhand einer Tabelle,wobei die Energiemengen der einzelnen Kammern im Steuergerät gespeichertsind. Das Steuergerätermittelt bzw. berechnet bzw. kombiniert in Abhängigkeit des Eingangssignalsaus der die erforderliche Energiestufe bzw. Energiemenge E bzw.Soll-Energie ermittelt wird, ein Ausgangssignal bzw. eine Stellgröße n undführt dieses danneiner Matrixschaltung (einem Datenselektor n aus m) zu. Das Steuergerät kann dieMatrixschaltung bzw. den Datenselektor aufweisen. Die Matrixschaltungbzw. der Datenselektor kann aber auch dem Steuergerät nachgeschaltetsein bzw. außerhalbdes Steuergerätesliegen bzw. angeordnet sein. Das Steuergerät kann vorteilhaft einen Speicheraufweisen, in dem die Energieeinheiten der einzelnen Kammern gespeichertsind. Das Steuergerätkann weiter vorteilhaft eine CPU (Central Processing Unit) aufweisen,um die entsprechende Ermittelung bzw. Berechnung bzw. Kombinierungder erforderlichen Energiestufe bzw. Soll-Energie durchzuführen bzw.um das Ausgangssignal bereitzustellen. Dementsprechend kann dasSteuergerätvorteilhaft in einer Ausführungsformder vorliegenden Erfindung ein Ausgangssignal in Abhängigkeitdes Eingangssignals bereitstellen. Ferner initiiert das Steuergerät eine selektiveZündung.Diese Zündungkann auch. zeitlich versetzt erfolgen. Vorteilhaft initiiert dasSteuergerätdie Zündung,und zwar derart, dass die Antriebsenergie dosiert abgegeben wird.Das Steuergerätist bevorzugt außerhalbdes Flugkörpersd.h. „off-board" angeordnet, und zwarderart, dass die Anzündungder Treibladungen bzw. des Antriebsmittels z.B. über eine Stecker-Buchse-Verbindungerfolgt; wobei eine Anzündung über eineandere Verbindung ebenfalls möglichsein kann z.B. übereine Funk-Verbindung oder eine Laser-Verbindung. Es ist aber auchdenkbar, dass das Steuergerätin bzw. auf dem Flugkörperd.h. „on-board" angeordnet ist.
    [0041] DieAufteilung bzw. Segmentierung der gesamten Brennkammer kann sowohlaxial, radial-ringförmig alsauch radial-sektoriert erfolgen and kann in gewissen Grenzen jedergewünschtenAnzahl an Energiestufen angepasst werden. Entscheidend ist hierdie Größe der elektrischen Zündpilleand in Relation dazu die mindest notwendige Pulvermenge, damit einezuverlässigeAnzündunggewährleistetist.
    [0042] Vorteilhaftist, dass grundsätzlichauch eine sequentielle, also zeitlich versetzte Zündung einzelner Pulverladungenerfolgen kann, so dass sich fast beliebig feine Zwischenstufen desGeschossbodendruckes einstellen bzw. vorgeben lassen. Die Kontrollehierüberkann ebenfalls vom elektronischen Steuergerät übernommen werden. Falls dasSteuergerätin bzw. auf dem Flugkörperd.h. „on-board" ist, kann die Zündung anhandneuer ermittelter Einflussfaktoren bzw. der noch zurückzulegendenEntfernung neu berechnet bzw. mehrmals aktualisiert werden.
    [0043] ImGegensatz zu der in den Dokumenten DE102 36 478 und „ModularePulsstromversorgung mit steuerbarer Energieabgabe", (2003), ISL-BerichtRV 205/2003 von Sterzelmeier, K. u. E. Spahn, W. Wenning enthaltenenelektrischen Vorrichtung ist die hier beschriebene Lösung sehrviel preiswerter herzustellen, da als Energieträger bevorzugt bekannte Pulveroder anderweitige (pyrotechnische) Deflagrationsmittel eingesetzt werden.
    [0044] Außer für die Realisierungnichtletaler Waffen oder Abschreckeinrichtungen kann die Vorrichtungbzw. das Verfahren z.B. auch fürden Abschuss einer Beobachtungskamera eingesetzt werden, wie siein der Patentanmeldung FR 02104 54 beschrieben wird. Dabei besteht ein besonderer Vorzugdarin, dass die Steighöheder Kamera and damit das Gesichtsfeld (Fläche des zu beobachtenden Geländes) über diegezündeteEnergiemenge vorgegeben werden kann. Dies ist vor allem dann vonVorteil, wenn die Kamera selbst überkein Objektiv mit steuerbarer Brennweite verfügt, eine Brennweitensteuerungaus anderweitigen Gründennicht möglichist oder die Kosten füreine solche Maßnahmezu hoch wären,da es sich bei diesem Beobachtungssystem schlussendlich um ein Einwegprodukthandelt, welches nach seinem Einsatz in der Mehrzahl der Fälle verlorensein wird.
    [0045] DieVorrichtung bzw. das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergieist geeignet fürLuftfahrzeuge oder Geschosse, wie z.B. Patronen, Geschosse, Raketen,oder unbemannte bzw. bemannte Aufklärungsdrohnen. Vorteilhaft kanndie Vorrichtung bzw. das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergieauch fürWasser- und Unterwasserfahrzeuge sein, wie z.B. Schnellboote, Raketenangetriebene Boote bzw. Schiffe oder U-Boote bzw. Unterseebooteund Unterwasserwaffen, wie z.B. Unterwassergeschosse. Weiter vorteilhaftkann die Vorrichtung bzw. das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergieauch fürWeltraumfahrzeuge geeignet sein, wie z.B. Raketen, Trägerraketen. Überdieskann die Vorrichtung bzw. das Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergieauch fürLand- bzw. Bodenfahrzeuge geeignet seit, wie z.B. Turboantriebs-oder Raketenantriebsfahrzeuge.
    [0046] Diein dem Antrieb angeordneten Kammern können ringförmig und/oder sektionsförmig und/oderum eine zentrale Kammer angeordnet sein. Die Kammern müssen sogeschaffen sein, dass sie jeweils einzeln gezündet werden können, ohnebei ihrer Zündungeine Nachbarkammer oder irgendeine andere Kammer zu zünden. Dieskann durch eine einfache Trennung der Kammern mit einem geeignetenMaterial erfolgen, wobei ein geeignetes Material z.B. ein hitzebeständiger Kunststoff,ein Leichtmetall (Aluminium, Titan) oder Keramik sein kann. DiesesMaterial muss nicht aus einem einzelnen Material bestehen, sondernkann aus einem Verbund von Materialien oder aus mehreren einzelnenMaterialien bestehen. Das Material für die Kammern bzw. das Materialzwischen den Kammern muss so beschaffen sein, dass es eine Lagerungdes Antriebsmittels ermöglicht,d.h. abhängigvon dem Antriebsmittelzustand bzw. Antriebsmittel selbst; d.h. dasMaterial muss luftdicht bei gasförmigenAntriebsmitteln, auslaufsicher bei flüssigem Antriebsmittel bzw.feuchtigkeitsabweisend bei trockenem Festantriebsmitteln oder säurebeständig beiSäure beinhaltendenAntriebsmitteln sein.
    [0047] Dasbzw. die Antriebsmittel könnenverschiedene Aggregatzuständeaufweisen, wie z.B. gasförmig, flüssig oderfest, wobei Pulver bevorzugt wird. Die Antriebsmittel können fernerin jeweils einer anderen Kammer unterschiedlich sein bzw. in jederoder in mehreren Kammern einen anderen Aggregatzustand aufweisen. Ineiner bevorzugten Ausführungsformwird ein Pulver bevorzugt, das eine Stufung der Antriebmittelenergie innerhalbder Kammern ermöglicht.In einer bevorzugten Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird eine binäre Stufung der Antriebsmittelenergiebevorzugt.
    [0048] DieZündungdes Antriebsmittels erfolgt vorteilhaft durch Zündpillen, wobei aber andereArten des Zündensebenso möglichsind; beispielhaft seien erwähnt:chemisches, magnetisches, mechanisches, thermisches Zünden. DieInitiierung des Zündvorgangeserfolgt vorteilhaft überein Kabel mit einer Stecker-Buchse-Verbindung. Es kann aber auchz.B. eine magnetische Initiierung oder eine Ultraschall- bzw. WellenbasierendeInitiierung ohne Kabel eingesetzt werden.
    [0049] DieAbschussvorrichtung ist z.B. im Falle einer Ausführungsform ein Gewehr bzw.eine Pistole, das bzw. die ein Geschoss z.B. ein Gummigeschoss odereine Nebel- und Tränenkerzeabschießt,oder aber in einem anderen Falle eine Abschussvorrichtung für eine Drohne.
    [0050] Innerhalbdes Steuergeräteskann vorteilhaft einen Computerprogrammprodukt ausgeführt werden. DasProgramm kann innerhalb eines Speichers in dem Steuergerät gespeichertsein, und zwar sowohl in einem flüchtigen als auch in einem nichtflüchtigenSpeicher. Das Programm ermittelt in Abhängigkeit des Eingangssignalsdas Ausgangssignal, das der erforderlichen Energiestufe bzw. Soll-Energieentspricht. Das Ausgangssignal wird durch Ermittelung bzw. Berechnungbzw. Kombinierung der erforderlichen Energiestufe bzw. Soll-Energievon dem Programm ermittelt und der Matrixschaltung bzw. dem Datenselektorbereitgestellt. Somit kann ein Computerprogrammprodukt bzw. Programmeingesetzt werden, um eine Abgabe einer Antriebsenergie zu initiieren.
    [0051] Vorteilhaftkann ein Elektronikprodukt z.B. eine elektrische Schaltung bevorzugtaber ein elektronischer Chip bzw. Halbleiterbaustein bzw. IntegrierteSchaltung (IC) in dem Steuergerätimplementiert sein, das das oben erwähnte Computerprogrammproduktbzw. das oben erwähnteProgramm ausführt.Dieses Elektronikprodukt bzw. der elektronische Chip kann in dieCPU integriert sein bzw. ist bevorzugt die CPU.
    [0052] DerGegenstand der Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weiseund anhand der bevorzugten Ausführungsformen,die in den beigefügten,schematischen Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert und beschrieben. WeitereVorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ausder folgenden Beschreibung von Ausführungsformen. Dabei können verschiedeneMerkmale unterschiedlicher Ausführungsformenmiteinander kombiniert werden.
    [0053] Inden Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische odergleichwirkende Teile bzw. Elemente oder Baugruppen.
    [0054] Eszeigt:
    [0055] 1 eineprinzipielle Anordnung einer Ausführungsform der Erfindung,
    [0056] 2a bis 2c jeweilseine Kammeranordnung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
    [0057] 3 eineSchnittsansicht mit einer axialen Stapelung der Kammern gemäß einerweiteren Ausführungsformder Erfindung.
    [0058] In 1 isteine grundsätzlicheAnordnung mit beispielsweise sechs gleichartigen und mit gleichen AntriebsmittelmengenbestücktenLadungsräumenbzw. Kammern 4, die in dieser Ausführungsform bevorzugt in Formvon Kreissektoren angeordnet sind, dargestellt. Für die Anzündung desAntriebsmittels sind entsprechend sechs elektrische Zündmittel 3 vorgesehen,die ihrerseits überdie Zündkabel 2 miteinem elektronischen Steuergerät 1 verbundensind. In dieser Ausführungsformwird das Antriebsmittel in Form von Pulver bevorzugt, obwohl auchandere chemische, pyrotechnische Deflagrationsmittel oder auch Antriebsmittelin anderen Aggregatzuständen,wie z.B. flüssige,feste oder gasförmigeAntriebsmittel denkbar sind. Als Zündmittel 3 sind elektrischeZündpillenvorgesehen, wobei die Zündmittel 3 nichtauf Zündpillenbeschränktsind. Die maximale Energiestufe bzw. Energiemenge Emax entsprichtin dieser Ausführungsformder Anzahl m der Kammern 4. Für das Erreichen der höchsten Energiestufebzw. Energiemenge Emax werden dann folglich alle Antriebsmittelder m Kammern 4 gezündet.
    [0059] DemSteuergerät 1 wirdein Eingangssignal zugeführt,mit dem es dann die gewünschteund/oder erforderliche Energiestufe bzw. Energiemenge E im Bereich1 ≦ E ≦ Emax ermittelt.Die Ermittelung der gewünschtenund/oder erforderlichen Energiestufe bzw. Energiemenge E erfolgtin dieser Ausführungsformmit Hilfe einer mathematischen Formel, wobei das Steuergerät 1 inAbhängigkeitdes Eingangssignals aus der die erforderliche Energiestufe bzw.Energiemenge E ermittelt wird, eine Stellgröße n ermittelt bzw. berechnetund diese dann einer Matrixschaltung (einem Datenselektor n ausm) zuführt.Das Steuergerät 1 weistin dieser Ausführungsformein Matrixschaltung bzw. einen Datenselektor auf.
    [0060] DasEingangssignal kann beispielsweise von einem automatisch arbeitendenEntfernungsmessers (z.B. Laser- oder Ultraschall-Entfernungsmesser)hervorgehen, der den Abstand zum Zielobjekt misst, aus dem danndas Steuergerät 1 dieStellgröße n ermittelt.Das Auslösender Abschusseinrichtung erfolgt durch einen elektronischen Zündimpulszum Zeitpunkt t0, der die Ausgänge derMatrixschaltung bzw. des Datenselektors freigibt. Für den Fall,dass der vorgeschaltete Entfernungsmesser ein analoges Ausgangssignalliefert, kann problemlos ein schneller Analog-Digital-Umsetzer zwischengeschaltetwerden. Bei der hier betrachteten Anwendung sind dabei Umsetzzeitenvon Millisekunden vollkommen ausreichend. Ungeachtet dessen stehen heutzutageauch schon Exemplare mit Umsetzzeiten von wenigen Nanosekunden zurVerfügung,die bevorzugt werden.
    [0061] Wasdie geometrische Ausgestaltung bzw. Anordnung der Kammern 4 unddie Menge der darin deponierten Energie E anbelangt, so sind zahlreicheVarianten denkbar, von denen in den
    [0062] 2a bis 2c dreimögliche,insbesondere im Hinblick auf die Anwendung zweckmäßige oderbevorzugte Ausführungsformengezeigt sind. Um die Druckbelastung, welche die gezündeten Antriebsmittelbzw. Pulverladungen gegenüberden Geschossboden bzw. Flugkörperbodenerzeugen, möglichstgleichverteilt zu halten, werden vorzugsweise ringförmige und/odersektorierte (Kreis-)Segmente verwendet. Wie viele Einzelladungenerforderlich sind, hängtz.B. von der maximal noch vertretbaren Wirkung (z.B. kinetischeEnergie) des zu verbringenden Wirkkörpers 10 ab, die somit über den "Grad der Nichtletalität" zu bestimmen ist,oder von der maximal zu überbrückendenDistanz und/oder von anderen Einflüssen wie z.B. Witterungseinflüssen ab.
    [0063] In 2a werdenbeispielhaft sechs gleich sektorierte Ringsegmente 4, diejedoch um eine kreisrunde Kammer 5 im Zentrum angeordnetsind gezeigt. Die in diesen Ladungsräumen bzw. Kammern 4 deponierten Pulvermengenbzw. Antriebsmittelmengen sollen bezüglich ihres Energieinhaltesebenfalls untereinander gleich sein. Ist beispielsweise nur einePulverladung bzw. Antriebsmittelladung zu initiieren, so wird sinnfälliger weisedie zentrale Kammer 5 gezündet. Wird dagegen die doppelteLadungsmenge bzw. Antriebsmittelmenge benötigt, werden aus Symmetriegründen zweider sich jeweils paarweise gegenüberliegendenKammern 4 initiiert. Im Falle einer Dreifachladung sindzwei sich gegenüberliegendeKammern 4 und die zentrale Pulverladung 5 in Betrachtzu ziehen, usw. Auf diese Weise lassen sich also bei der hier gezeigtenAnordnung sieben Energiestufen realisieren.
    [0064] Eineandere Lösungist in 2b gezeigt. Hier sind beispielsweisenur vier kongruente Segmente zusammen mit einer zentralen Kammer 5 kombiniert,die im Gegensatz zur 2a unterschiedliche Pulvermengenbzw. Antriebsmittelmengen oder aber gleiche Treibladungsmengen bzw.Antriebsmittelmengen unterschiedlicher Ladungsdichte enthalten.In dieser Ausführungsformwird eine binäreStufung der Energiemengen bevorzugt. Somit enthalten die Kammern 4 und 5 jeweilseine Ladungseinheit bzw. Energieeinheit, während in den Kammern 6 jeweilsdie doppelte Energie deponiert sein soll. Welche Energiestufen bzw.Energiemengen sich mit dieser Konfiguration erreichen lassen, istaus Tabelle 1 ersichtlich, in der die zu zündenden Kammern in Relationzur gewünschtenEnergiestufe bzw. Energiemenge eingetragen sind.
    [0065] ZumZwecke einer weiteren Symmetrierung der Druckverteilung innerhalbdes gesamten Ladungsraumes kann alternativ auch die in 2c gezeigteVariante der Kammeraufteilung gewählt werden. Hier werden ausnahmslosringförmigeSegmente verwendet, in denen ebenfalls wieder and vorzugsweise binär gestufte Pulverladungenbzw. Antriebsmittelladungen untergebracht sind. Die einzelnen Energiestufenbzw. Energiemengen ergeben sich aus Tabelle 2.
    [0066] Aus 2c istdes weiteren ersichtlich, dass vorteilhaft auch mehrere Zündmittel 3 proPulverkammer verwendet werden können,falls die Anzündungmit einem einzelnen Zündmittel 3 zuasymmetrisch verlaufen sollte. In diesem Falle sind dann die für jede Kammer 5, 7, 8 vorgesehenenZündmittelgleichzeitig (in elektrischer Reihen- oder Parallelschaltung) zuinitiieren.
    [0067] DerVollständigkeithalber sei angemerkt, dass eine binäre Energiestufung nicht notwendigerweiseerforderlich ist. Gleichwohl bietet sie den Vorteil, dass bei minimalerAnzahl der Kammern ein Maximum an möglichen Energiestufen erreichtwerden kann.
    [0068] Inder 3 wird eine weiter Ausführungsform gezeigt. Die in 3 gezeigteVariante, bei der eine Stapelung der Kammern in axialer Richtungvorliegt stellt eine Lösungdar, die keine binäreStufung benötigt. DieEnergiequantisierung erfolgt hier linear über die Anzahl der Kammern 4,die jeweils wieder gleiche Energiemengen enthalten sollen. Diesesind zusammen mit dem zu verbringenden Wirkkörper 10, der beispielsweiseaus einer Gummikugel bestehen kann, and einem sehr leichten Sabot 11 ineiner Patrone 12 untergebracht. Die beiden letzteren können vorzugsweiseaus Kunststoff oder Hartpapier bestehen. Die Anzündung der Treibladungen bzw.des Antriebsmittels in den Kammern 4 erfolgt in einfachsterWeise übereine Stecker-Buchse-Verbindung 13. Jedoch ist auch einekontaktlose Übertragungder Zündimpulsedenkbar (z. B. Trafoprinzip). Der Verschuss des Wirkkörpers 10 erfolgtvorteilhaft aus einem richtbaren Lauf 9. Weiter vorteilhaftwerden in dieser Ausführungsformimmer nur die der Geschossseite zugewandten Pulverladungen bzw.Antriebsmittelladungen gezündet,wobei verbleibende Pulvereinheiten bzw. Antriebsmitteleinheitenneu patroniert und weiterverwendet werden können.
    [0069] EineNotwendigkeit, die bei allen hier gezeigten Varianten besteht, istdie Unterteilung der gesamten Kammer in einzelne (segmentierte)Räume bzw.Kammern. Dies kann vorteilhaft mit Hilfe von relativ dünnen Trennwänden ausMetall oder Kunststoff problemlos bewältigt werden. Als plausiblesBeispiel fürdie Realisierbarkeit sei die Anordnung bzw. der Aufbau eines Trommelrevolversangeführt.Dieser kann üblicherweisemit sechs Patronen bestücktwerden, die bestimmungsgemäß einzelnnacheinander abgefeuert werden. Voraussetzung ist auch hier, dass dieTrennwändezwischen den einzelnen Pulverladungen bzw. Antriebsmittelladungenhinreichend stabil ausgelegt sind, um ein Durchdetonieren zu vermeiden.
    [0070] InAnbetracht der Tatsache, dass alle Treibladungen vorteilhaft aufelektrischem Wege gezündetwerden, besteht grundsätzlichauch die Möglichkeit,diese zeitlich versetzt zu initiieren, was sich auf elektronischemWege und bei bekanntem Abbrandverhalten eines bestimmten Pulversbzw. Antriebsmittels problemlos bewerkstelligen lässt. Aufdiese Weise detonieren die verzögertgezündetenTreibladungen bzw. Antriebsmittel in einer von den vorher gezündeten Ladungenbereits geschaffene großvolumigereKammer, wodurch eine zusätzliche,aber verminderte Druckerhöhungentsteht. Auf diese Weise lassen sich also auch Zwischenstufen hinsichtlichdes Geschossbodendruckes bzw. der antreibenden Energie einstellen.
    [0071] Dievorliegende Erfindung ist nur beispielhaft beschrieben worden undeine breite Vielfalt von Modifikationen sind, ohne vom Umfang derErfindung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen definiertist, möglich.
    权利要求:
    Claims (26)
    [1] Vorrichtung zur Abgabe einer Antriebsenergie,wobei die Vorrichtung aufweist, eine Anzahl von Kammern (4; 4, 5, 6; 5, 7, 8), Mittelzum Antrieb, das in den Kammern (4; 4, 5, 6; 5, 7, 8)angeordnet ist, wobei jede Kammer so aufgebaut ist, dass dasAntriebsmittel in jeder Kammer einzeln gezündet werden kann, und einSteuergerät(1), das in Abhängigkeiteines Eingangssignals eine selektive Zündung initiiert.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Steuergerät (1)eine erforderliche Energiemenge in Abhängigkeit des Eingangssignalsermittelt.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Steuergerät (1)die Initiierung der Zündungso steuert, dass die Antriebsenergie dosiert abgegeben wird.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei der das Steuergerät (1)nur die Zündungder Kammern (4; 4, 5, 6; 5, 7, 8)initiiert, die nötigsind um die erforderliche Energiemenge zu erhalten.
    [5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Zündung zeitlichversetzt erfolgt.
    [6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein Zündmittel(3) das Antriebsmittel zündet.
    [7] Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Zündmittel(3) eine Zündpille(3) ist.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der das Zündmittel(3) durch ein Zündkabel(2) mit dem Steuergerät(1) verbunden ist.
    [9] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Energiemengedes Antriebsmittels in zumindest zwei der Kammern (4; 4, 5, 6; 5, 7, 8)unterschiedlich ist.
    [10] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Antriebsmittelein Pulver oder ein Deflagrationsmittel ist.
    [11] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kammern(4, 6) sektionsförmig angeordnet sind.
    [12] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kammern(7, 8) ringförmigangeordnet sind.
    [13] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kammernsowohl sektionsförmig(4, 6) als auch ringförmig (7, 8)angeordnet sind.
    [14] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Kammern(4) um eine zentrale Kammer (5) angeordnet sind.
    [15] Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Kammern(4, 6) die zentrale Kammer (5) sektionsförmig umschließen.
    [16] Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Kammern(7, 8) die zentrale Kammer (5) ringförmig umschließen.
    [17] Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Kammerndie zentrale Kammer (5) sowohl sektionsförmig (4, 6)als auch ringförmig(7, 8) umschließen.
    [18] Verfahren zur Abgabe einer Antriebsenergie in einerVorrichtung nach einem der Ansprüche1 bis 17, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: ein Eingangssignalwird in ein Steuergerät(1) eingegeben, das Steuergerät (1) initiiert inAbhängigkeiteines Eingangssignals eine selektive Zündung.
    [19] Verfahren nach Anspruch 18, das weiter den Schrittaufweist: das Steuergerät(1) ermittelt in Abhängigkeiteines Eingangssignals eine erforderliche Energiemenge.
    [20] Verfahren nach Anspruch 19, das weiter den Schrittaufweist: das Steuergerät(1) initiiert die Zündungderart, dass die Antriebsenergie dosiert abgegeben wird.
    [21] Verfahren einem der Ansprüche 19 bis 20, das weiter denSchritt aufweist: das Steuergerät (1) initiiert nurdie Zündungder Kammern (4; 4, 5, 6; 5, 7, 8),die nötigsind um die erforderliche Energiemenge zu erhalten.
    [22] Flugkörpermit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Flugkörper (10)durch die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 angetrieben wird.
    [23] Abschussvorrichtung zum Abschießen eines Flugkörpers (10)nach Anspruch 22.
    [24] Abschussvorrichtung nach Anspruch 23, wobeidie Abschussvorrichtung beweglich einsetzbar ist.
    [25] Computerprogrammprodukt, das das Verfahren nacheinem der Ansprüche18 bis 21 durchführt.
    [26] Elektronikprodukt, das das Computerprogrammproduktnach Anspruch 25 ausführt.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    DE102004002471B4|2007-12-13|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-12| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2008-06-05| 8364| No opposition during term of opposition|
    2015-08-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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