Schalldämpfer
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für aus einer Öffnung mit Überschallgeschwindigkeit expandierende Gase, insbesondere für Explosions-Schusswaffen, bestehend aus einem vor der oeffnung geordneten, vorzugsweise zylinderförmigen Hohikörper, der eine Eintritts- sowie eine Austrittsöffnung für die Gase zu deren Ein- bzw. Austritt in den bzw. aus dem Hohlraum aufweist.
Es sind eine ganze Reihe von Schalldämpfern für Explosions-Schusswaffen bekannt, beispielsweise Kammerdämpfer, bei denen die Pulvergase durch hintereinanderliegende, mittels Schotten getrennte Kammern geleitet werden. Weiterhin ist es bekannt, sogenannte Verwirbelungskammern zur Schalldämpfung vorzuse; hen. Diese für mit Untenschallgeschwindigkeit expandierende Gase verwendbaren Schalldämpfer sind jedoch nicht ohne weiteres für mit tXberschallgeschwin- digkeit aus der Schusswaffenöffnung expandierende Gase brauchbar, da bei den Gasströmungen, deren Strömungsgeschwindigkeit oberhalb der Schallgeschwindigkeit liegt, bekanntlich vollkommen andere physikalische Bedingungen auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer zu schaffen, der eine wirkungsvolle Schalldämpfung bei mit Überschallgeschwindigkeit strömenden Gasen gewährleistet und bei dem die Überschallströmung unter entsprechender Dätnpfungswirkung in Unterschallströ- mung umgewandelt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Innenwandung des Hohlraumes im Bereich der Austrittsöffnung als konvexe, einen geraden Verdichtungsstoss im Hauptströmungsbereich der mit Überschaligeschwindigkeit von der Eintritts- zur Austrittsöffnung strömenden Gase erzeugende Reflexionsfläche ausgebildet ist.
Zur Wirkungsweise des erfindungsgemässen Schalldämpfers bei Explosions-Schusswaffen ist noch besonders hervorzuheben, dass die unmittelbar nach dem Geschoss aus der Laufmündung expandierenden Pulvergase dieses nach dem Eintritt in den Hohlraum des Schalldämpfers überholen und nach der mehrfachen Reflexion und dem Übergang in die Unterschallstro mung zwar den Schalldämpfer nur verhältnismässig langsam verlassen können; jedoch erfolgt das mehrfache Hin- und Herströmen der Gase trotzdem in verhältnismässig kurzen Zeiten bezogen auf die mögliche Geschossfolge.
Daher machen sich diese Verzögerungszeiten, die beim Austritt der Pulvergase erreicht werden, für die Geschossfolge nicht hindernd bemerkbar, sondern es ergeben sich solche Zeiten, bei denen einerseits eine optimale Schalldämpfung erreicht wird, ohne dass andererseits sonstige ungünstige Nebenwirkungen auftreten.
Vorzugsweise ist die Reflexionsfläche für die Über- schallströmung bei dem erfindungsgemässen Schalldämpfer als Kegelmantel eines Kegels mit einem Öfnungswinkel von mindestens 300 ausgebildet. Weiterhin kann im Bereich der Austrittsöffnung in radialer Richtung anschliessend an die Reflexionsfläche für die Überschaliströmung eine vozzagsweise konisch verlaufende Reflexionsfläche für Unterschallströmung vorgesehen sein, so dass die im erfindungsgemässen Schalldämpfer in eine Unterschallströmung umgewandelte Überschaliströmung an dieser, sowie an dem zweckmässigerweise ebenfalls als Reflexionsfläche ausgebildeten Bereich um die Eintrittsöffnung mehrfach reflektiert wird.
Zur Einstellung optimaler Dämfungswirkung ist es vorteilhaft, den mit der ReSlexionsfläche versehenen Teil des das Abschlusstück bildenden HohLkörpers in den übrigen Teil des Hohlkörpers entgegengesetzt zur Expansionsrichtung einschraubbar auszubilden.
Nach einer Ausführungsart ist in Expansionsrichtung hinter der Reflexionsfläche für die tÇberschallströ- mung ein Diffusor vorgesehen. In diesem Diffusor werden die Strömungsgeschwindigkeiten der aus dem Hohlraum in den Diffusorraum übertretenden Unterschallströmung weiter herabgesetzt. Dieser Diffusor weist entsprechend der hierdurch zu bewirkenden Verzögerung der Grsströmung einen in Expansionsrich tung sich erweiternden Querschnitt auf. Insbesondere ist der Diffusor in das Abschlusstück eingeformt.
Wie bereits erwähnt, wird bei einer besonders wir kungsvoll en Ausgestaltung des erfindungsgemässen Schalldämpfers die Innenwandung des Hohlraumes im Bereich der Eintritts öffnung mit gegenüber der zur Haupt-Expansionsrichtung senkrechten Ebene geneigt verlaufenden Reflexionsflächen versehen. Diese Refle xionsfläcllen im Bereich der Eintrittsöffnung können beispielsweise als Kegelmantelflächen ausgebildet sein.
Besonders bewährt hat sich als Reflexionsfläche eine zur Eintrittsöffung rotationssymmetrische rillenförmige Ausnehmung, deren Rillenflächen vorzugsweise unter einen Winkel von 45" zu der zur Haupt-Expansionsx richtung senkrechten Ebene verlaufen. Beisielsweise kann eine derartige, im folgenden als 450-Reflektor be zeichnete Ausbildung der Reflexionsfläche gleichzeitig sowohl im Bereich der Eintritts- als auch im Bereich der Austrittsöffnung vorgesehen sein.
Schliesslich kann dem erfindungsgemässen Schalldämpfer in Expansionsrichtung ein an sich bekannter Schalldämpfer für Unterschallgeschwindigkeit nachgeordnet sein, obwohl das wegen der bereits sehr guten Schalldämpfungswirkung des erfindungsgemässen Schalldämpfers im allgemeinen nicht erforderlich ist.
Nachs;ehend wird die Erfindung anhand der in den Fig. 14 dargestellten Ausfiihrungsbeispiele näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele stellen jedoch keine Beschränkung der Erfindung dar, vielmehr kann unter den gegebenen Richtlinien die Erfindung auch in abgewandelter Form mit Erfolg zur Ausführung gebracht werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Schalldämpfer mit sowohl im Bereich der Eintritts- als auch im Bereich der Austrittsöffnung vorgesehenem 45 -Reflektor,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Schalldämpfers, bei dem im Bereich der Eintrittsöffnung die Reflexionsfläche von der Mantelfläche eines 300Kegels gebildet wird,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer, bei dem im Bereich der Austrittsöffnung eine konvex gekrümmte Reflexionsfläche vorgesehen ist, und
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer mit einem erfindungsgemäss hinter der kegelförmigen Reflexionsfläche für die Oberschallströmung angeordneten Unterschall-Diffusor.
Der Hohlraum 10, in dem die Schalldämpfung bei dem in Fig. 1 dargestellten Reflektor durch mehrfache Reflexion der expandierenden Gase erfolgt, wird von einer zylindrischen Seitenwand 11, einem an das äussere Endstück 12 des Schusswaffenlaufes anschliessenden hinteren Abschlusstück 13 und einem vorderen Abschlusstück 14 gebildet. Das hintere Abschlusstück ist über ein Gewinde 15 auf das vordere Ende des Schusswaffenlaufes 12 aufgeschraubt. Auf dem zylindrischen Umfang des hinteren Abschlusstücks 13 ist weiterhin ein Gewinde 16 vorgesehen, auf welches der zylindrische Mantel 11 aufgeschraubt ist. Selbstverständlich kann anstelle der Schraubverbindung auch eine Schweissverbindung oder dergleichen vorgesehen sein.
In den zylindrischen Mantel 11 ist das vordere Abschlusstück 14 ebenfalls über ein Gewinde 17 eingeschraubt, wobei dieses Gewinde tiefer entlang des Zylindermantels geführt ist, als es an sich die Abmessungen des vorderen Abschlusstück 14 erfordern. Auf diese Weise ist es nämlich möglich, den Abstand des vorderen Abschlusstücks 14 vom hinteren Abschluss stück 13 so einzustellen, dass eine optimale Schalldämpfungswirkung erreicht wird.
Sowohl im Bereich der Eintrittsöffnung 18 als auch im Bereich der Austrittsöffnung 19 sind die dem Hohlraum 10 zugewandten Flächen der beiden Abschlusstücke 13 und 14 als 45 0-Reflektor ausgebildet
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Schalldämpfers ist das vordere Abschlusstück 21, das in die zylindrische Seitenwand 22 eingeschraubt ist, in seinem, dem Hohlraum 23 zugewandten Teil als Kegel ausgebildet, dessen Kegelmantelfläche 24 die Fläche eines, einen Öffnungswinkel von 30 aufweisenden Kegels ist. Das hintere Abschlusstück 25 ist an seiner, dem Hohlraum zugekehrten Fläche als 450-Reflektor ausgebildet.
Das vordere Abschlusstück 31 des in Fig. 3 dargestellten Schalldämpfers weist eine konvex zum Hohlraum 32 verlaufende Reflexionsfläche 33 für die Über- schall-Strömung auf. Auch bei diesem Reflektor ist vorteilhafterweise in das hintere Abschlusstück 34 ein 45 0-Reflektor eingeformt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalldämpfers, mit der eine besonders gute Schalldämpfungswirkung erreicht wird, ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist in das Abschlusstück 41, das nach dem Hohlraum 42 hin, in dem die Reflexion der Über- schallströmung erfolgt, eine Kegelmantelfläche 43 aufweist, nämlich die Reflexionsfläche für die tZberschall- strömung mit einem Diffusor-Hohlraum 43 für die durch die Öffnung 44 hindurchtretende Unterschall Strömung versehen. Ausserdem ist in dem hinteren Abschlusstück 45 ebenfalls, wie bereits in den übrigen dargestellten Beispielen ein 45"-Reflektor eingeformt.
Bei dem erfindungsgemässen Schalldämpfern ist es notwendig, Überschallmunition zu verwenden, da sonst die Stauzone nicht erzeugt wird und der Dämpfer in diesem Fall nur eine geringe Wirkung besitzt. Durch Einsetzen einer Lavall-Düse, welche die Unterschallge schwindigkeit von normaler Munition auf Überschall steigert, ist es jedoch möglich, auch den erfindungsgemässen Schalldämpfer bei normaler Munition zu verwenden. Als Beispiel für die mit dem erfindungsgemässen Schalldämpfer erreichte Dämpfungswirkung sei die bei einer Kleinkaliberpistole mit erhöhter Treibladung erreichte Dämpfung von -28dB genannt. Durch die innere Formgebung des Diffusors entstehen zwangsläufig bei hoher Mach-Zahl grosse Druckverluste, die zu intensiver Dämpfungswirkung beitragen.
Der erfindugsgemässe Schalldämpfer lässt sich selbstverständlich nicht nur für Explosions-Schusswaffen anwenden, sondern kann darüber hinaus mit Vorteil auch bei anderen Einrichtungen verwendet werden, bei denen eine Dämpfung der von Überschallströmun- gen hervolgerufenen Schallwellen erwünscht ist.
PATENTANSPRUCHE
I. Schalldämpfer für aus einer Öffnung mit tÇber- schallgeschwindigkeit expandierende Gase, insbesondere für Explosions-Schusswaffen, bestehend aus einem vor der Öffnung angeordneten Hohlkörper, der eine Eintritts- sowie eine Austrittsöffnung für die Gase zu deren Ein- bzw. Austritt in den bzw. aus dem Hohlraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung des Hohlraumes im Bereich der Austritts
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silencer
The invention relates to a silencer for gases expanding at supersonic speed from an opening, in particular for explosive firearms, consisting of a preferably cylindrical hollow body arranged in front of the opening, which has an inlet and an outlet opening for the gases to enter and exit having or from the cavity.
A number of silencers for explosive firearms are known, for example chamber silencers in which the powder gases are passed through chambers which are located one behind the other and separated by bulkheads. It is also known to provide so-called swirl chambers for sound absorption; hen. However, these silencers, which can be used for gases expanding at subsonic speed, are not readily usable for gases expanding at supersonic speed from the gun opening, since, as is known, completely different physical conditions occur in the gas flows whose flow speed is above the speed of sound.
The object of the invention is to create a silencer which ensures effective sound attenuation in the case of gases flowing at supersonic speed and in which the supersonic flow is converted into subsonic flow with a corresponding dampening effect.
This object is achieved according to the invention in that the inner wall of the cavity in the area of the outlet opening is designed as a convex reflection surface that generates a straight compression shock in the main flow area of the gases flowing from the inlet to the outlet opening at supercarriage speed.
Regarding the mode of operation of the silencer according to the invention in explosive firearms, it should be particularly emphasized that the powder gases expanding from the barrel muzzle immediately after the projectile overtake it after entering the cavity of the silencer and after multiple reflections and the transition to subsonic flow, the silencer can only leave relatively slowly; however, the gases flow back and forth several times in relatively short times based on the possible sequence of floors.
Therefore, these delay times, which are reached when the powder gases emerge, do not hinder the sequence of bullets, but result in times in which, on the one hand, optimum sound attenuation is achieved without, on the other hand, other adverse side effects occurring.
In the silencer according to the invention, the reflection surface for the supersonic flow is preferably designed as a cone surface of a cone with an opening angle of at least 300. Furthermore, in the area of the outlet opening in the radial direction adjoining the reflective surface for the supersonic flow, a partially conical reflection surface for subsonic flow can be provided, so that the supersonic flow, which is converted into a subsonic flow in the silencer according to the invention, around this as well as on the area, which is also expediently designed as a reflective surface the entrance opening is reflected several times.
To set an optimal damping effect, it is advantageous to design the part of the hollow body which is provided with the reflective surface so that it can be screwed into the remaining part of the hollow body opposite to the direction of expansion.
According to one embodiment, a diffuser is provided for the supersonic flow in the direction of expansion behind the reflection surface. In this diffuser, the flow velocities of the subsonic flow passing from the cavity into the diffuser chamber are further reduced. This diffuser has a cross-section that widens in the direction of expansion in accordance with the delay in the bulk flow to be effected thereby. In particular, the diffuser is molded into the end piece.
As already mentioned, in a particularly effective design of the silencer according to the invention, the inner wall of the cavity in the area of the inlet opening is provided with reflective surfaces which run inclined with respect to the plane perpendicular to the main expansion direction. These reflection surfaces in the region of the inlet opening can be designed, for example, as conical surfaces.
A groove-shaped recess which is rotationally symmetrical to the inlet opening and whose groove surfaces preferably extend at an angle of 45 "to the plane perpendicular to the main expansion direction has proven particularly useful as a reflection surface be provided both in the area of the inlet and in the area of the outlet opening.
Finally, the silencer according to the invention can be followed in the expansion direction by a silencer known per se for subsonic speed, although this is generally not necessary because of the already very good sound-damping effect of the silencer according to the invention.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in FIG. However, these exemplary embodiments do not represent a restriction of the invention; rather, under the guidelines given, the invention can also be successfully implemented in a modified form.
Show it:
1 shows a longitudinal section through a silencer according to the invention with a 45 reflector provided both in the area of the inlet and in the area of the outlet opening,
2 shows a longitudinal section through an embodiment of a silencer according to the invention, in which in the area of the inlet opening the reflection surface is formed by the outer surface of a 300 cone,
3 shows a longitudinal section through a silencer in which a convexly curved reflection surface is provided in the region of the outlet opening, and FIG
4 shows a longitudinal section through a silencer with a subsonic diffuser arranged according to the invention behind the conical reflective surface for the upper sound flow.
The cavity 10, in which the sound attenuation of the reflector shown in Fig. 1 takes place through multiple reflection of the expanding gases, is formed by a cylindrical side wall 11, a rear end piece 13 adjoining the outer end piece 12 of the gun barrel and a front end piece 14. The rear end piece is screwed onto the front end of the firearm barrel 12 via a thread 15. On the cylindrical circumference of the rear end piece 13, a thread 16 is also provided, onto which the cylindrical jacket 11 is screwed. Of course, a welded connection or the like can also be provided instead of the screw connection.
The front closing piece 14 is also screwed into the cylindrical jacket 11 via a thread 17, this thread being guided deeper along the cylinder jacket than the dimensions of the front closing piece 14 require. In this way it is possible to adjust the distance between the front end piece 14 and the rear end piece 13 so that an optimal sound-absorbing effect is achieved.
Both in the area of the inlet opening 18 and in the area of the outlet opening 19, the surfaces of the two terminating pieces 13 and 14 facing the cavity 10 are designed as 45 ° reflectors
In the embodiment of a silencer according to the invention shown in FIG. 2, the front end piece 21, which is screwed into the cylindrical side wall 22, is designed as a cone in its part facing the cavity 23, the conical surface 24 of which has the area of an opening angle of 30 Cone is. The rear end piece 25 is designed as a 450 reflector on its surface facing the cavity.
The front end piece 31 of the silencer shown in FIG. 3 has a reflective surface 33 for the supersonic flow that extends convexly towards the cavity 32. In this reflector, too, a 45 ° reflector is advantageously molded into the rear terminating piece 34.
A preferred embodiment of the muffler according to the invention, with which a particularly good sound dampening effect is achieved, is shown in FIG. Here in the end piece 41, which has a conical surface 43, namely the reflection surface for the supersonic flow with a diffuser cavity 43 for the one passing through the opening 44, towards the cavity 42 in which the reflection of the supersonic flow takes place Subsonic flow provided. In addition, a 45 ″ reflector is also molded into the rear end piece 45, as in the other examples shown.
In the case of the silencers according to the invention, it is necessary to use supersonic ammunition, since otherwise the stagnation zone is not created and the damper has only a slight effect in this case. By using a Lavall nozzle which increases the speed of normal ammunition from normal ammunition to supersonic, it is possible to use the silencer according to the invention with normal ammunition. An example of the damping effect achieved with the silencer according to the invention is the damping of -28 dB achieved with a small-caliber pistol with an increased propellant charge. The inner shape of the diffuser inevitably results in high pressure losses at a high Mach number, which contribute to an intensive damping effect.
The silencer according to the invention can of course not only be used for explosive firearms, but can also be used with advantage in other devices in which damping of the sound waves caused by supersonic flows is desired.
PATENT CLAIMS
I. Silencer for gases expanding at supersonic speed from an opening, in particular for explosive firearms, consisting of a hollow body arranged in front of the opening, which has an inlet and an outlet opening for the gases to enter and exit the or from the cavity, characterized in that the inner wall of the cavity in the area of the outlet
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