SE537915C2 - Tändare för granater och missiler samt tillverkningsförfarande därför - Google Patents

Abstract

537 9 SAMMANDRAG Uppfinningen avser ett forbattrat MEMS tandare (1,30,40,50), speciellt avsedd fOr verkansdelar i granater och missiler, innefattande minst tre skivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid tandaren (1,30,40,50) innefattar ett oxidationsmedel (2) och ett bransle (4) atskilda fran varandra fram till aktivering av tandaren (1,30,40,50), varvid tandaren (1,30,40,50) dr anordnade sa att oxidationsmedlet (2) i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50) overfors till branslet (4) fOr bildning av en tandsats. Uppfinningen kannetecknas av att oxidationsmedlet (2) är anordnat i en oxidatorkammare (3) och branslet (4) i en branslekammare (5) och att oxidationsmedlet (2) overfors till branslet (4) via en overforingskanal (6,33,42,54) mellan oxidatorkammaren (3) och branslekammaren (5). Uppfinningen avser aven ett tillverkningsforfarande fOr namnda tandare (1,30,40,50).

Description

537 9 TANDARE FOR GRANATER OCH MISSILER SAMT TILL VERKNINGSFORFARANDE DARFOR TEKNISKT OMRADE FOreliggande uppfinning hanfor sig till en tandare baserat pa MEMS (Micro Electro Mechanical System) teknik, avsedd for initiering av verkansdelar i granater och missiler samt ett tillverkningsforfarande darfOr.

PROBLEMSTALLNING OCH BAKGRUND Dagens konventionella tandare bygger pa anvandning av en pyroteknisk tandsats ddr ingaende syre-och branslekomponenter foreligger i fasta pulverblandningar.

Ett problem med namnda tandare är tandsatsens kanslighet for stotar och elektriska urladdningar vilket kan leda till oavsiktlig aktivering av tandaren. En mer okdnslig tandare är darfor onskvard.

Genom dokumentet SE 531 342 C2 är det kant en MEMS baserad tandare fbr initiering av verkansdelar i granater eller missiler dar kanslighet fOr stotar och elektriska urladdningar har eliminerats. I tandaren fOrvaras tandarens syre- och branslekomponenter, dven benamnda oxidationsmedel och bransle, atskilda fram till tidpunIcten for aktivering av tandaren. I respons till en accelerations- och/eller rotationskraft overfOrs oxidationsmedlet till branslet sa att en pyroteknisk tandsats bildas. Den erhallna pyrotelcniska satsen initieras efter en given tidsfOrdrojning. Tandaren är uppbyggd av kiselskivor sammanfogade med varandra i form av en stack.

En forsta skiva innefattar tandarens oxidationsmedel anordnad i en forsta och andra kammare. En andra skiva innefattar tandarens bransle anordnad i en tredje kammare. I den forsta skivan är det aven anordnat tva overfdringskanaler fran oxidatorkamrarna till branslekammaren. Overforingskanalema innefattar engangsventiler och är utformade aft i respons till en accelerations- och rotationskraft overfora oxidationsmedlet till branslekammaren. En tredje skiva är ovanpa den forsta skivan bildar ett Ovre lock till de tva oxidatorkamrama. En fjarde skiva under den andra skivan bildar ett undre lock till brdnslekammaren.

Ett problem med namnda tandare är den komplexa uppbyggnaden med dubbla oxidatorkammare och overforingskanaler for overforing av oxidationsmedel till branslekammaren. 1 537 9 Dubbla overforingssystem innebar en risk for felfunktion vid aktivering av tandaren och armed en risk for utebliven tandning.

Ett ytterligare problem är den variation i tid som kan forekomma vid blandning av oxidationsmedel och bransle, dvs. tiden det tar for oxidationsmedlet att transporteras fran oxidatorbehallarna till brdnslebehallaren och ddr blandas med del porosa brdrislet. Blandningstiden beror bland annat pa accelerations- eller rotationskraften och kan overstiga vad som är acceptabelt ur applikationssynpunkt. Initiering av tandsatsen innan fullstandig blandning innebar en risk for utebliven tandning.

UPPFINNINGENS SYFTE OCH SARDRAG Ett huvudandarnal med foreliggande uppfinning är en forbattrad MEMS tandare dar risken for utebliven tandning beroende pa komplex uppbyggnad har eliminerats eller kraftigt minskats.

Ytterligare ett dndamal med uppfinningen är ett tillverkningsforfarande for namnda tandare.

Namnda andamal, samt andra har ej uppraknade syften, tillgodoses pa ett tillfreds- stallande satt Mom ramen for vad som anges i fOreliggande sjalvstandiga patentkrav.

Saledes, enligt uppfinningen har man astadkommit en forbattrad tandare, dar risken fOr utebliven tandning beroende pa komplex uppbyggnad av tandaren har eliminerats eller kraftigt minskats. Tandaren är speciellt lampad for granater eller missiler dar tandaren aktiveras av accelerations- och/eller rotationskrafter.

Tandare innefattande minst tre skivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid tandaren innefattar ett oxidationsmedel och ett bransle atskilda fran varandra fram till aktivering av tandaren, varvid tandaren är anordnade sa att oxidationsmedlet i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren overfirs till branslet for bildning av en tandsats.

Kannetecknande fOr tandaren är att oxidationsmedlet är anordnat i en oxidatorkammare och branslet i en branslekammare och att oxidationsmedlet overfOrs till branslet via en overfOringskanal anordnad mellan oxidatorkammaren och branslekammaren och att tandaren innefattar tva engangsventilerna, av vilka den ena engangsventilen är anordnad mellan oxidatorkammaren och inloppet till overforingskanalen och den andra 2 537 9 engangsventilen är anordnad mellan branslekammaren och utloppet fran overforingskanalen.

Enligt ytterligare aspekter pa tandaren enligt uppfinningen gaiter: att tandaren innefattar fern skivor: en forsta skiva innefattande oxidatorkammare ()eh en del av overforingskanalen, en andra skiva under den forsta skivan innefattande brdnslekammaren, en tredje skiva ovanpa den forsta skivan innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal for pafyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren, en fjarde skiva under den andra skivan innefattande en mekaniskt svag sektion fOr riktad verkan fran tandsatsen, en femte skiva mellan den forsta och andra skivan innefattande en del av overforingskanalen, att tandaren innefattar fyra skivor: en forsta skiva innefattande oxidatorkammaren och en del av overforingskanalen, en andra skiva under den forsta skivan, innefattande branslekammaren och en del av overforingskanalen, en tredje skiva pa den forsta skivan innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal for pafyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren, en fiarde skiva innefattande en mekaniskt svag sektion fOr riktad verkan fear' tandsatsen, att tandaren innefattar tre skivor: en forsta skiva innefattande oxidatorkammaren, brdnslekammaren och en del av overfOringskanalen, en andra skiva ovanpa den fiirsta skivan innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal for pafyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren och en tredje skiva under den fOrsta skivan, innefattande en del av overforingskanalen samt en mekaniskt svag sektion for riktad verkan fran tandsatsen, att tdndaren är aktiverbar i respons till en accelerationskraft verkande pa tdndaren, varvid tandaren innefattar fern skivor; en forsta skiva innefattande oxidatorkammaren, en andra skiva under den forsta skivan innefattande brdnslekammaren, en tredje skiva ovanpa den forsta skivan, innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal for pafyllning av oxidationsmedel i oxidatorkammaren, en fjarde skiva under den andra skivan, innefattande en mekaniskt svag sektion for riktad verkan fran tandsatsen, en femte skiva anordnad mellan den forsta skivan och den andra skivan innefattande overforingskanalen varvid oxidatorkammaren, overforingskanalen och branslekammaren är positionerade ovanpa varandra, 3 537 9 att oxidatorkammaren är utformad som en tryckkammare for trycksattning av oxidationsmedlet med en gas RV- snabb och distinkt overforing av oxidationsmedlet fran oxidatorkammaren till brdnslebehallaren vid aktivering av tandaren, att gasen innefattar syrgas, att de tva engangsventilerna innefattar tunna kiselmembraner dimensionerade att brista vid ett givet tryck fran oxidationsmedlet orsakat av en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren, att de tva kiselmembranen är integrerade med skivor innefattande oxidatorkammaren och branslekammaren, att engangsventilerna innefattar metallforstarkningar utformade att brannas av via en elektrisk kortslutningskrets, Enligt uppfinningen har man awn astadkommit ett forfarande for tillverkning av namnda tandare.

Kannetecknande fdr forfarandet är att oxidatorkammaren, brdnslekammaren, overfOringskanalen och engangsventilema tillverkas genom att fordefinierade omraden i skivoma etsats bort och att engangsventilema utformas som tunna kiselmembran integrerade med oxidatorkammaren respektive med brdnslekammaren.

Enligt ytterligare aspekter pa tillverkningsforfarandet enligt uppfinningen att metallfOrstarkningar anordnas pa undersidan av de tva engangsventilerna, fdr att forhindra oavsiktligt brott i engangsventilema som kan uppsta vid tillverkning, transport och laddning av tandaren, att metallforstarkningarna utformas med mekaniskt svaga sektioner, avsedda att brista vid en given elektrisk spanning palagd via elektriska stromledare.

FORDELAR OCH EFFEKTER MED UPPFINNINGEN Uppfinningen innebar ett antal viktiga fordelar och effekter av vilka de viktigaste är; Enkel uppbyggnad av tandaren med fa delar, vilket okar systemets fimIctionalitet och sakerhet och eliminerar eller kraftigt minskar risken fcir utebliven tandning. 4 537 9 Tandaren enkla uppbyggnad i kombination med mojligheten att trycksatta oxidatorkammaren ger en snabb och distinkt overforing av oxidationsmedlet, vilket okar systemets sakerhet och darmed minskar risken fir utebliven tandning.

Forbattrad oppningsfunktion hos engangsventilerna genom anvandning av avbrannbara metallforstarkningar garantera saker oppning av ventilerna oberoende av variationer i accelerations- eller rotationslcrafter, vilket innebar en okad sakerhet och lagre risk for utebliven tandning.

Ytterligare fOrdelar och effekter med uppfinningen kommer att framga av den fOljande, detaljerade beskrivningen av uppfinningen, inkluderande ett antal av dess fordelaktiga utfOringsformer, patentkraven samt de medftiljande ritningsfigurema.

DETALJERAD BESKRIVNING Uppfinningen kommer att beskrivas narmare under hanvisning till de bifogade ritningsfigurema; 1 - 14 dar: Fig.1visar schematiskt en vy, sedd snett ovanifran, av en tandare som är aktiverbar i respons till en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren är uppbyggd av fern skivor, varvid oxidatorkammaren dr anordnad i den andra skivan, branslekammaren i den fjarde skivan och overforingskanalen i den andra och tredje skivan, raknat uppifran.

Fig. 2 visar schematiskt en sidovy av tandaren enligt figur 1.

Fig. 3 visar schematiskt en vy, snett uppifran av den oversta skivan enligt figur 1, varvid pafyllningshalen framgar.

Fig. 4 visar schematiskt en sidovy av skivan i figur 3.

Fig. 5 visar schematiskt en vy, snett uppifran, av den andra skivan i figur 1, dar engangsventilerna och delar av Overforingskanalen framgar.

Fig. 6 visar schematiskt undersidan av skivan i figur 5, dar metallforstarkningen under oxidatorkammaren framgar. 537 9 Fig. 7 visar schematiskt en sidovy av skivan i figur 5, dar oxidatorkammaren och delar av overfOringskanalen framgar.

Fig. 8 visar schematiskt en vy, snett uppifran, av den tredje skivan enligt figur 1, dar delar av overforingskanalen framgar.

Fig. 9 visar schematiskt en sidovy, av den tredje skivan, enligt figur 8, dar vid delar av Overforingskanalen framgar.

Fig. 10 visar schematiskt en sidovy, snett uppifran, av den fj arde skivan enligt figur 1, dar branslebehallaren och initieringsanordningen framgar.

Fig. 11 visar schematiskt en sidovy, av den fjarde skivan enligt figur 10, dar brdnslebehallarens placering framgar.

Fig. 12 visar schematiskt en sidovy av en tandare med altemativ utformning vilken är aktiverbar via en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren ar uppbyggd av fyra skivor, varvid oxidatorkammaren är anordnad i den andra skivan, branslekammaren i den fjarde skivan och OverfOringskanalen i den andra och tredje skivan, raknat uppifran.

Fig. 13 visar schematiskt ett langdsnitt av en sidovy av en tandare med alternativ utformning dar tandaren är aktiverbar via en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren ar uppbyggd av tre skivor, varvid oxidatorkammaren och branslekammaren är anordnad i den andra skivan och overfOringskanalen i den forsta, andra och tredje skivan, raknat uppifran.

Fig. 14 visar schematiskt ett langdsnitt av en altemativ tandare aktiverbar via en accelerationskraft. Tandaren är uppbyggd av fern skivor dar oxidatorkammaren är anordnad i den andra skivan, branslekammaren i den fjarde skivan och overforingskanalen i den tredje skivan, raknat uppifran.

Uppfinningen, enligt figur 1 — 14, innebar en forbattrad tandare av MEMS-typ, dar risken fOr utebliven tandning pa grund av komplex uppbyggnad har eliminerats eller kraftigt minskats. 6 537 9 Tandaren enligt uppfinningen är uppbyggd av minst tre kisel- och eller glas skivor, sammanfogade i form av en stack. Skivorna innefattar tandarens oxidationsmedel och brdnsle atskilda fran varandra i separata fcirvaringskammare, besta.ende av en oxidatorkammare och en branslekammare. Tandaren är utformad for att i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren, overfOra oxidationsmedlet fran oxidatorkammaren till brdnslekammaren via en overforingskanal, varvid oxidationsmedlet efter overfOring absorberas i branslekammarens porosa branslestruktur sa att en pyroteknisk tandsats bildas.

Tdndaren är sarskilt 15.mpad for initiering av verkansdelar i en granat eller missil varvid tandaren aktiveras via en kombinerad accelerations- och rotationskraft i granaten eller missilen.

I en alternativ utforingsform är tandaren utformad att aktiveras i respons till en accelerationskraft, vilket innebar att tandaren kan inga i alternativa applikationer sasom exempelvis gasgeneratorer for uppblasning av krockkuddar.

I figur 1 - 11 visas en foredragen utfOringsform av tandaren 1, utformad for att aktiveras av en kombinerad accelerations- och rotationskraft. Tandaren 1 är uppbyggd av fern skivor sammanfogade med varandra i form av en stack. Skivorna bendmns, den fOrsta skivan 10, den andra skivan 1 I , den tredje skivan 12, den fj arde skivan 13 och den femte skivan 14, med ordningen skiva 12,10,14,11,13 ralcnat uppifran och ner i stacken.

Stackens forsta skiva 10 innefattar tandarens 1 oxidationsmedel 2 anordnat i en oxidatorkammare 3 samt del av overforingskanalen 6 vilken sammanbinder oxidatorkammaren 3 med en branslekammare 5. Oxidatorkammaren 3 är, fOretradesvis, cylinderformad men kan dven ha en annan utformning, exempelvis ladform. Oxidationsmedlet 2 är, foretradesvis, vatskeformigt och innefattar ett dinitramidsalt upplost i ett losningsmedel, exempelvis tetrahydrofuran eller dimetylformamid. Andra oxidationsmedel som med fordel kan anvandas är, hydroxylamoniumnitrat eller propylenoxid, salpetersyra, och vateperoxid.

Stackens andra skiva 11 innefattar tandarens 1 brdnsle 4, anordnat i brdnslekammaren 5. Branslekammaren 5 dr, foretradesvis, cylinderformad, men kan aven ha annan form, exempelvis ladform. Brdnslet 4 utgors, fOretradesvis, av en sammanhallen poros eller nanoporos kiselstruktur med formaga att snabbt absorbera vatskor. HOgporosa 7 537 9 kiselstrukturer av ndmnda typ är kdnda sen tidigare och berors daft& inte narmare i den fortsatta beskrivningen. Alternativt kan ett porost bransle i pulverform anvandas.

Stackens tredje skiva 12 är anordnad pA den fOrsta skivan 10 och innefattar minst en pafyllningsoppning 8,8' fOr pafyllning av oxidationsmedel 2 till oxidatorkammaren 3.

Pafyllningsoppningen 8,8' innefattar en oppnings- och stangningsbar engangsventil av standardtyp, ej narmare beskriven i den fortsatta texten. PafyllningsOppningarna 8,8' tillverkas, exempelvis, via laserborrning. Den tredje skivan 12 är, foretradesvis, tillverkad av glas men kan aven tillverkas av kisel.

Stackens fjarde skiva 13 är anordnad pa undersidan av den andra skivan 11 och innefattar en mekanisk fOrsvagning 9 under branslekammaren 5. Den mekaniska forsvagningen 9 är utformad for att ge en riktad tandverkan fran tandsatsen. Forsvagningen utformas, exempelvis, genom att ett fordefinierat omrade i den tjarde skivan 13 etsas bort.

Stackens femte skiva 14 är anordnad mellan den forsta skivan 10 och den andra skivan 11 och innefattar huvuddelen av overfOringskanalen 6 samt en flodeskammare mellan Overforingskanalen 6 och branslekammaren 5. Flodeskammarens funktion är att underldtta och snabba upp det vatskeformiga oxidationsmedlets 2 genomflodning i det porosa brdnslets 4 porer.

Overforingskanalen 6 mellan oxidatorkammaren 3 och brdnslekammaren 5 är, som tidigare namnts, anordnad i den forsta skivan 10 och i den femte skivan 14. I overfOringskanalen 6 är det aven anordnat tva oppningsbara engangsventiler 7,7', ddr den ftirsta engangsventilen 7 as anordnad mellan oxidatorkammaren 3 och overfOringskanalen 6 och den andra engangsventilen 7' mellan branslekammaren 5 och Overforingskanalen 6. I en specialvariant av tandaren 1, innefattar overfOringskanalen 6 endast en engangsventil 7 anordnad mellan oxidatorkammaren 7 och branslekammaren 5. I anslutning till branslekammaren 5, pa ovansidan av den andra skivan 11, är det dven anordnat en initiefingsanordning 16. Initieringsanordningen 16 utgors, foretradesvis, av en elektrisk motstandsbrygga ansluten till tva stromledare 15, figur 10. Engangsventilen 7 under den forsta skivan 10, figur 2, mellan oxidatorkammaren 3 och Overforingskanalen 6, är dimensionerad att oppnas i respons till en given accelerationslcraft verkande i vertikal led pa tdndaren 1. 8 537 9 Den andra engangsventilen 7' pa undersidan av den femte skivan 14 mellan branslekammaren 5 och overforingskanalen 6 oppnas av det tryck som ett vatskeformigt oxidationsmedel 2 genererar i respons till en bestamd rotationskraft verkande pa tandaren 1.

MeIlan overforingskanalen 6 och den andra engangsventilen 7'i den forsta skivan 10 är det anordnat en brygga 20 av kisel, utformad for att ge hog stabilitet och en god vidhaftning vid sammanfogning av den forsta och den femte skivan 10,14. Kiselbryggan 20 sakerstaller att skivorna 10,14 ligger i plan kontakt med varandra och att en hermetiskt tat fog bildas vid den andra engangsventilen 7'. Ett eventuellt lackage kan innebara att oxidationsmedlet 8 leds forbi den andra engangsventilen 7'. OverfOringskanalen 6 tillverkas genom att fOrdefinierade omraden etsas bort i den forsta och femte skivan 10,14, se figur 4 och 7. I den fOrsta skivan 10 lamnas ett tunt materialskikt kvar i form av en kiselbrygga 20 i fogen mellan skivorna 10, 14.

De tva engangsventilema 7,7' är, foretradesvis, utformade som tunna kiselmembran innefattande kiseldioxid (Si02) och/eller kiselnitrid (Si3N4). Membranventilerna är integrerade med de tva skivorna 10,14 och formas i samband med tillverkning av oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5 via ett etsningsforfarande.

Engangsventilerna 7,7' kan aven utgoras av separata ventiler vilka monteras i anslutning till oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5. Till de tva engangsventilerna 7, 7' är det awn anordnat metallforstarkningar 17, figur 6, vars funktion är att forhindra oavsiktligt brott i ventilerna 7,7' som kan uppsta vid tillverkning, transport och laddning av tandaren 1. MetallfOrstarkningarna 17 är anordnad pa undersidan av de cirkulara ventilema 7,7'. Metallforstarkningarna 17 utgors, foretradesvis, av metallbleck innefattande, 10 - 20 mekaniskt svaga sektioner 18, varvid sektionerna 18 är utformade att brista vid en given palagd elektrisk spanning via elektriska stromledare 19. De mekaniskt svaga sektionerna 18 sammanfogas, lampligen, via en motstandstrad dimensionerad att ferbrannas vid given elektrisk strom fran stromledarna 19. Som en effekt av att motstandstraden forbranns brister sektionerna 18 under inverkan av trycket fran engangsventilen och oxidationsmedlet 2, varvid metallforstarkningen brister nerat. Anvandning av metallforstarkningar 17 innebar att tidpunkten for oppnandet av engangsventilema 7,7' kan styras med hog precision, vilket innebar att tiden det tar for oxidationsmedlet 2 att blandas med branslet 4 kan beraknas med hog noggrannhet.

MetallfOrstarkningarna 17 kan ha olika utformningar. 9 537 9 Den tredje skivan 12, dvs. den Oversta skivan i stacken, sammanfogas med den fOrsta skivan 10, den underliggande skivan, genom anodisk bondning. Den tredje skivan är tillverkad i glas och den forsta skivan 10 i kisel. Den farsta skivan 10, i sin tur, sammanfogas med den femte skivan 14 genom termokompressiv bondning med glass frit, dvs. anvandning av glasmaterial med lag smaltpunkt for utjamning av ojamnheter i fogen. Den femte skivan 14 är tillverkad i kisel eller i glas. Den andra skivan 11 innehallande branslekammaren är tillverkad i kisel och sammanfogas med den femte skivan 14 genom termokompression med glas fit. Den fjarde skivan 13, som utgor stackens understa skiva, är tillverkad i glas eller i kisel och sammanfogas lampligtvis med den andra skivan 11 genom anodisk bondning.

Anvandningen glass-frit vid sammanfogning av den fOrsta och femte skivan 10,14 innebar att en liten distans, typiskt 10 p.m, bildas mellan den forsta skivan 10 och det porosa branslets 4 yta, vilket underlattar for det vatskeformiga oxidationsmedlet 2 att fylla ut den porosa branslestrukturen.

Anodisk bondning innebar att tva skivor 2,3 yams till ca 400 grader C under det att en elektrisk spanning pa typiskt 1000 V appliceras over de tva skivoma, 2,3 varvid katoden ansluts till den forsta skivan 2, som är tillverkat i glas. Genom den okade temperaturen mobiliseras natriumjonema i glaset varvid dessa vandrar over till katoden dar de neutraliseras. Kvar i glaset blir immobilt syre vilket bildar ett oxidlager i den andra skivans kiselskikt, varvid en permanent hermetisk fog bildas.

Fordelen med anodisk bondning är framforallt dess enkelhet vilket ger tillfOrlitliga resultat, under forutsattning att skivoma är plana och att ytoma som sammanfogas inte innehaller nagra strukturer.

Termokompressiv bondning med glassfrit innebar att ett glasmaterial med lag smaltpunkt anvands som fogmaterial mellan skivoma for att skapa en hermetisk fog.

Processen är termokompressiv, d.v.s. sammanfogningen uppstar genom att skivoma varms upp och pressas mot varandra. Fogmaterialet appliceras pa ytan av den ena skivan via screentryck varefter fogmaterialet som en effekt av uppvarmningen faster pa ytan av den andra skivan. Ett 301_Lrn tjockt screentryck resulterar i ca 10 tm tjock slutlig fog. Fordelen med termokompressiv bondning med glassfrit är att kravet pa elektrisk isolation av den elektriska ledaren som passerar fogen till motstandsbryggan pa tandsatsen är lag genom att fogmaterialet i sig sjalvt är elektriskt isolerande. 10 537 9 Metoden med termokompressiv bondning fungerar aven mycket bra pa ojamna ytor i och med att fogmaterialet jamnar ut nivaskillnader pa upp till flera um. Branslekammaren 5 tillverkas direkt i den andra skivan 11 via ett etsningsforfarande, varvid ett cylinderformat omrade etsats bort ur den andra skivan 11. Pa motsvarande salt tillverkas oxidatorkammaren 3 och overforingskanalen 6 genom etsning av den fOrsta skivan 10 och av den femte skivan 14.

I ett specialutforande innefattar den andra skivan 11 en undre forslutning av branslekammaren 7 i form av ett tunt kiselskikt utgorande en integrerad del av den andra skivan 11, vilket innebar att den fjarde skivan 13 är OverflOdig. Forslutningen tillverkas genom att ett tunt skikt av bulkkislet pa undersidan av den fjarde skivan 13 sparas vid etsningen av branslekammaren 5. Kiselskiktet utgor harvid branslekammarens 5 undre lock samtidigt som det utgOr en mekanisk forsvagning av tandarens 1 tandsats iOr astadkommande av en riktad verkan.

I ytterligare ett specialutforande, har den forsta skivan 10 utformats som en ovre forslutning till oxidatorkammaren 3, i form av ett tunt kiselskikt, vilket utgor en integrerad del av den forsta skivan 10, vilket innebar att den tredje skivan 12 blir overflodi g.

For att komma at att kontaktera strOmledarna 19, 15 till initieringsanordningen 16, figur 10, resp. till metallfcirstarkningama 17, figur 6, behover skivstacken sagas i flera nivaer, en niva for att saga ut skivoma och en niva fOr att frilagga de tva stromledama 19,15. Som framgar av figur 1 och 2 innebar detta att stromledarnas 19,15 kontaktytor till initieringsanordningen 16 och metallforstarkningama 7,7', är arrangerade pa motsatta sidor om stacken 1. Arrangemanget med_kontaktytoma pa motsatta sidor om stacken ger dock en okad komplexitet vid kontaktering av tandaren 1. I ett specialfall bar darfor initieringsanordningen 16 placerats pa andra sidan av det porosa branslet, dvs. under den andra skivan 11, vilket innebar att initieringsanordningens 16 och metallforstarkningarnas 7,7' stromledare 19 hamnar pa samma sida av stacken fast pa olika nivaer motsvarande tjockleken av den andra och femte skivan 11,14.

I ytterligare ett specialfall där initieringsanordningen 1 är placerad pa sin ursprungliga plats kan stromledarna 19,15 dras pa samma niva genom att elektriska genomforingar tas upp i den femte skivan 14. En nackdel ar dock de extra processteg detta medfor vid tillverkning. 11 537 9 Figur 12 visar en altemativ utforingsform av en tdndare 30 utformad aft aktiveras i respons till en kombinerad accelerations- och rotationskraft verkande pa tandaren 30. Tandaren 30 är uppbyggd av fyra skivor, en forsta skiva 10 innefattande oxidatorkammaren 3 samt en del av overforingskanalen 32, en andra skiva 31 innefattande brdnslekammaren 5 samt en del av en overforingskanal 32, en tredje skiva innefattande pafyllningshal 8,8' for pafyllning av oxidationsmedel 2 i oxidatorkammaren 3, en fjdrde skiva 13 innefattande en mekaniskt svag sektion 9 under brdnslekammaren 5, varvid den svaga sektionen 9 dr utformad som en urgropning i den fjarde skivan 13. Fordelen med tandaren 30 enligt den altemativa utforingsformen i figur 12 är en enklare uppbyggnad genom att fem skivor ersatts med fyra skivor vilket mojliggor en tunnare och ldttare tdndare 40 och darmed sammanhdngande tillverkningsoch kostnadsfordelar.

Figur 13 visar en andra altemativ utfOringsform av en tandare 40 enligt uppfinningen utformad for att aktiveras i respons till en kombinerad accelerations- och rotationskraft verkande pa tandaren 40. Tandaren är uppbyggd av tre skivor; en forsta skiva 42 innefattande oxidatorkammaren 3, brdnslekammaren 5 och en del av en overfOringskanal 44, en andra skiva 41 ovanpa den forsta skivan 42, innefattande pafyllningshal 8,8' for pafyllning av oxidationsmedel 2 i oxidatorkammaren 3, samt en tredje skiva 43 innefattande mekaniskt svag sektion 9 under branslekammaren, varvid den svaga sektionen 9 dr utformad som en urgropning i den tredje skivan 43. Fordelen med en tandare 40 enligt den andra alternativ utforingsformen, figur 13, innebar en forenkling av tandarens 40 uppbyggnad genom att fyra skivor ersdtts med tre skivor och armed en tunnare och ldttare tandare 40 med sammanhdngande tillverknings- och kostnadsfordelar.

Figur 14 visar en tredje utforingsform av en tandare 50 enligt uppfinningen utformad att aktiveras i respons till en accelerationslcraft verkande pa tandaren 50. Tandaren 50 är uppbyggd av fern skivor; en forsta skiva 51 innefattande tandarens 50 oxidatorkammare 3, en andra skiva 11 innefattande tandarens 50 branslekammare 5, en tredje skiva 12, ovanpa den forsta skivan 51, innefattande pafyllningshal 8,8' for pafyllning av oxidationsmedel 2 i oxidatorkammaren 3, en fiarde skiva 13, under den andra skivan 11, innefattande mekaniskt svag sektion 9 under branslekammaren 5, varvid den svaga sektionen 9 dr utformad som en urgropning i den fjarde skivan 13 samt en femte skiva 52, mellan den forsta skivan 51 och den andra skivan 11, innefattande en overforingskanal 53 fOr overforing av oxidationsmedel 2 fran oxidatorkammaren 3 till 12 537 9 branslekammaren 5, varvid overforingskanalen 53 är positionerad mellan oxidatorkammaren 3 och branslekammaren 5.

I ett specialfall bar tandarens 1,30,40,50 oxidatorkammare 3 utformats som en tryckkammare, dimensionerad ffir att innefatta ett vatskeformigt oxidationsmedel 2 trycksatt med en gas. Genom att gastrycket, vid aktivering av tandaren, pressar det vatskeformiga oxidationsmedlet 2 framfor sig genom overfOringskanalen 11, sakerstalls en snabb och effektiv overforing av oxidationsmedlet 2 oberoende av eventuella variationer i accelerations- och/eller rotationskrafter. Gasen kan exempelvis innefatta syre, luft, dikvaveoxid eller blandningar darav. For ett ventilmembran med 2 mm:s diameter och 10 um tjocklek bor gastrycket i oxidatorkammaren 3 ligga i intervallet: 2 — 5 bar for att sakerstalla fullstandig tomning av oxidatorkammaren 7. Oxidatorkammaren 3 är dimensionerad fOr ett maxtryck av 10 bar.

Tillverkning av oxidatorkammaren 3, branslekammaren 5, overforingskanalerna 6,32,44,53 och engangsventilerna 7,7' i de olika utforingsformema av tandaren 1,30,40,50 sker, ffiretradesvis, via ett trestegs etsningsforfarande av skivor som är uppbyggda av tre lager; ett bulklager av kisel, ett isolatorskikt av kiseldioxid (Si02) och ett tack lager av kisel. Som ett ffirsta steg i tillverkningsprocessen monstras en 10 urn tjockt fotoresist pa skivans bulklager fOr att anvandas som etsmask vid etsning. I ett andra steg i tillverkningsprocessen etsas skivans bulkskikt bort. Vid etsning av bulkskiktet anvands, foretradesvis, en etsningsteknik baserad pa DRIE (Deep Reactive Ion Etch), vilken mojliggar lodrata strukturer med hog ytjamnhet. Alternativt kan en standardmetod anvandas, vilket dock kan leda till strukturer med svagt negativ lutning, dvs. strukturer vars bredd okar med etsdjupet. I ett tredje steg i tillverkningsprocessen etsas skivans isolatorskikt bort, varvid det är lampligt att anvanda en plasmametod, vilket mojliggor en riktad och selektiv etsning av isolatorskiktet.

Uppfinningen är ej begransad till visade utffiringsformer utan kan varieras pa olika satt 30 inom patenticravens ram. 13

Claims (13)

537 9 PATENTKRAV

1. Tandare (1,30,40,50), speciellt avsedd fOr verkansdelar i projektiler, innefattande minst tre skivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid tandaren (1,30,40,50) innefattar ett oxidationsmedel (2) och ett bransle (4) atskilda frail varandra fram till aktivering av tandaren (1,30,40,50), varvid tandaren (1,30,40,50) är anordnade sa att oxidationsmedlet (2) i respons till en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50) overfors till brdnslet (4) for bildning av en tandsats, kfinnetecknad av att oxidationsmedlet (2) är anordnat i en oxidatorkammare (3) och brdnslet (4) i en brdnslekammare (5) och att oxidationsmedlet (2) overfors till brdnslet (4) via en overforingskanal (6,32,44,53) anordnad mellan oxidatorkammaren (3) och brdnslekammaren (5) och att tandaren (1,30,40,50) innefattar tva engangsventilema (7,7"), av vilka den ena engangsventilen (7) är anordnad mellan oxidatorkammaren (4) och inloppet till overforingskanalen (6,32,44,53) och den andra engangsventilen (7') är anordnad mellan brdnslekammaren (5) och utloppet fran Overforingskanalen (6,32,44,53).

2. Tandare (1) enligt krav 1, kannetecknad av att tandaren (1) innefattar fern skivor: en forsta skiva (10), innefattande oxidatorkammaren (3) och en del av Overforingskanalen (6), en andra skiva (11) under den forsta skivan (10) innefattande brdnslekammaren (5), en tredje skiva (12) ovanpa den forsta skivan (10) innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal (8, 8") ffir pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3), en fjdrde skiva (13) anordnad under den andra skivan (11) innefattande en mekaniskt svag sektion (9) for riktad verkan fran tandsatsen, en femte skiva (14) mellan den fOrsta (10) och andra skivan (11) innefattande en del av overforingskanalen (6).

3. Tandare (30) enligt krav 1, kannetecknad av att tdndaren (30) innefattar fyra skivor: en forsta skiva (10) innefattande oxidatorkammaren (3) och en del av Overforingskanalen (32), en andra skiva (31) anordnad under den forsta skivan (13), innefattande brdnslekammaren (5) och en del av overforingskanalen (32), en tredje skiva (31) anordnad pa den fOrsta skivan (10), innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal (8, 8") for pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3), en fjarde skiva (13) innefattande en mekaniskt svag sektion (9) utformad for riktad verkan fran tdndsatsen. 14 537 9

4. Tandare (40) enligt krav 1, kannetecknad av att tandaren (40) innefattar tre skivor: en forsta skiva (42) innefattande oxidatorkammaren (3), branslekammaren (5) och en del av overforingskanalen (44), en andra skiva (41) ovanpa den fOrsta skivan (42) innefattande minst ett oppnings- och fOrslutningsbart pafyllningshal (8, 8') for pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3) och en tredje skiva (43) anordnad under den forsta skivan (42), innefattande en del av overforingskanalen (44) samt en mekaniskt svag sektion (9) utformad for riktad verkan flan tandsatsen.

5. Tandare (50) enligt krav 1, Jana ete cknad av att tandaren (50) är aktiverbar i respons till en accelerationskraft verkande pa tandaren (50), varvid tandaren (50) innefattar fern skivor; en fOrsta skiva (51) innefattande oxidatorkammaren (3), en andra skiva (11) under den fOrsta skivan (51) innefattande branslekammaren (5), en tredje skiva (12) ovanpa den forsta skivan (51), innefattande minst ett oppnings- och forslutningsbart pafyllningshal (8, 8') for pafyllning av oxidationsmedel (2) i oxidatorkammaren (3), en fjarde skiva (13) under den andra skivan (11), innefattande en mekaniskt svag sektion (9) utformad for riktad verkan fran tandsatsen, en femte skiva (52) anordnad mellan den fOrsta skivan (51) och den andra skivan (11) innefattande overforingskanalen (53), varvid oxidatorkammaren (3), Overforingskanalen (53) och branslekammaren (5) är positionerade ovanpa varandra.

6. Tandare (1,30,40,50) enligt nagot av Riregaende krav, kannetecknad av att oxidatorkammaren (4) är utformad som en tryckkammare for trycksattning av oxidationsmedlet (8) med en gas for snabb och distinkt overforing av oxidationsmedlet (8) fran oxidatorkammaren (3) till branslekammaren (5) vid aktivering av tandaren (1,30,40,50).

7. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 6, kannetecknad av att gasen innefattar syrgas.

8. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 9, kannetecknad av att de tva engangsventilerna (7,7') innefattar tunna kiselmembraner dimensionerade att brista av ett givet tryck fran oxidationsmedlet (2) orsakat av en accelerations- och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50). 537 9

9. Tandare (1,30,40,50) enligt krav 10, kannetecknad av att de tva kiselmembranen är integrerade med oxidatorkammaren (4) resp. branslekammaren (5).

10. Tandare (6,32,44,53) enligt nagot av kraven 9 - 11, kannetecknad av att engangsventilema (7,7') innefattar metallforstarkningar (17) utformade att brannas av via en elektrisk kortslutningskrets (19).

11. Forfarande vid tillverkning av en tandare (1,30,40,50) innefattande minst tre kiselskivor sammanfogade med varandra i form av en skivstack, varvid skivorna innefattar ett oxidationsmedel (2) anordnat i en oxidatorkammare (3), ett bransle (4) anordnat i en branslekammare (5), en overforingskanal (6,32,44,53) anordnad mellan oxidatorkammaren (3) och branslekammaren (5) samt tva engangsventiler (7,7') anordnade mellan oxidatorkammaren (3) och tiverfOringskanalen (6,32,44,53) och mellan tiverforingskanalen (6,32,44,53) och branslekammarens (5), varvid oxidationsmedlet (2) i respons till en accelerations och/eller rotationskraft verkande pa tandaren (1,30,40,50) transporteras fran oxidatorkammaren (3) till branslekammaren (5), via tiverforingskanalen (6,32,44,53), kannetecknat av att oxidatorkammaren (3), branslekammaren (5), overforingskanalen (6,32,44,53) och engangsventilema (7,7') tillverkas genom att fordefinierade omraden etsats bort och att engangsventilema utformas som tunna kiselmembran med oxidatorkammaren (3) respektive med branslekammaren (5).

12. Ftirfarande enligt krav 13, kannetecknat av att metallforstarkningar 17 anordnas pa undersidan av de tva engangsventilema 7, 7', for att forhindra oavsiktligt brott i engangsventilema 7,7' som kan uppsta vid tillverkning, transport och laddning av tandaren 1.

13. Forfarande enligt krav 14,_kannetecknat av att metallftirstarkningarna 17 utformas med mekaniskt svaga sektioner 18, avsedda att brista vid en given elektrisk spanning palagd via elektriska stromledare 19 16 537 9 1/8 1