DE10140599A1 - Patrone - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Patrone mit einer eine Ladung (3) enthaltenden Treibladungshülse (4) und einer elektrothermischen Anzündevorrichtung, wobei in der Ladung (3) mehrere sich in Richtung der Längsachse (8) der Patrone (1) erstreckende, axial-symmetrisch angeordnete Zündkanäle (9) vorgesehen sind, die jeweils ein Pulverrohr (10) und eine elektrisch leitende Schicht (11) umfassen. DOLLAR A Um zu erreichen, daß ein gleichmäßiges und symmetrisches Anzünden der Patrone (1) im Ladungsraum der entsprechenden Waffe erfolgt, schlägt die Erfindung vor, eine Entkopplung der sich bei dem Zündvorgang in den Zündkanälen (9) ausbildenden Lichtbögen (21) dadurch vorzunehmen, daß die elektrisch leitende Schicht (11) aus hintereinander geschalteten Rauten oder anders geformten Figuren (Kreisen, Ovale etc.) besteht, die elektrisch die Funktion von Entkopplungswiderständen besitzen. Beim Fluß des Stromes durch einer derartige Struktur brechen daher aufgrund der ohmschen Überhitzung zuerst die in Stromrichtung eingerichteten Verbindungsbrücken (20) zwischen den einzelnen Rauten (15) etc. explosionsartig auf. An diesen Stellen bilden sich dann Lichtbögen (21), die durch die Entkopplungswiderstände (15) voneinander entkoppelt sind. Bei weiterem Fließen des Stromes erodiert immer ein weiterer Teil der Entkopplungselemente (15), so daß die Lichtbögen (21) immer länger werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Patrone mit einer eine Ladung enthaltenden Treibladungshülse und einer elektrothermischen Anzündvorrichtung.
• Bei bekannten Patronen mit elektrothermischer Zündvorrichtung wird zur Zündung des Treibladungspulvers im bodenseitigen Bereich der entsprechenden Patrone ein drahtförmiger Leiter von einem derart hohen Strom durchflossen, daß er explosionsartig verdampft und einen energiereichen Lichtbogen erzeugt. Der Lichtbogen zündet dann das entsprechende Treibladungspulver an.
• Als nachteilig hat es sich erwiesen, daß bei diesen bekannten Patronen durch die Erzeugung des bodenseitigen Lichtbogens zunächst nur ein relativ geringer Prozentsatz an Treibladungspulver gezündet wird und sich insbesondere bei schwer anzündbaren Treibladungspulvern (LOVA) häufig kein reproduzierbares Abbrennverhalten der Treibladung ergibt.
• Es ist eine Patrone bekannt, bei der die Anzündvorrichtung aus mehreren sich in Längsrichtung der Patrone erstreckenden, axial-symmetrisch angeordneten Zündkanälen besteht, wobei jeder Zündkanal ein Pulverrohr umfaßt, welches auf seiner inneren Oberfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist. Wird die jeweilige leitende Schicht zum Zünden der Ladung mit einer Energieversorgungsanlage verbunden, so soll sie schlagartig verdampfen, und im Inneren des entsprechenden Pulverrohres wird ein Lichtbogenplasmakanal erzeugt, über den der weitere Stromfluß erfolgt. Dabei wird Energie mit hoher Leistung über Strahlungstransportmechanismen an die Umgebung abgegeben, wodurch es zu einer raschen Anzündung der Treibladungsröhren und zu deren Fragmentierung kommt. Die brennenden Fragmente der Treibladungsröhren sowie die freigegebene Lichtbogenstrahlung verursachen dann ein schnelles und gleichmäßiges Anzünden des Treibladungspulvers.
• Bei praktischen Versuchen hat sich indessen gezeigt, daß bei dieser bekannten Patrone, trotz elektrisch parallel geschalteter axial-symmetrischer Zündkanäle, häufig nicht mehrere parallele Lichtbögen erzeugt werden können. Vielmehr erfolgt nach der Drahtexplosion zunächst lediglich nur die Zündung eines Lichtbogens, der dann durch seine fallende Strom-Spannungscharakteristik die Zündung der weiteren parallelen Lichtbögen verhindert. Als Folge entstehen asymmetrische radiale Druckwellen, welche z. B. das Leitwerk des Geschosses und die Waffe beschädigen oder zerstören können. Zwar wäre denkbar, die Zündkanäle und damit auch die Lichtbögen elektrisch voneinander zu entkoppeln und jedem Zündkanal eine eigene Energieversorgungsanlage zuzuordnen, doch würde dieses zu einer extrem kosten- und platzaufwendigen Waffenanlage führen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Patrone der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei welcher ein gleichmäßiges und symmetrisches Anzünden im Ladungsraum der entsprechenden Waffe möglich ist, ohne daß hierzu zusätzliche Energieversorgungsanlagen erforderlich sind.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
• Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, eine Entkopplung der Lichtbögen dadurch vorzunehmen, daß statt einer einheitlichen, elektrisch leitenden Schicht in jedem Pulverrohr eine aus hintereinander geschalteten Rauten, Rechtecken, Kreisen oder Ovalen bestehende, flächig angeordnete leitende Struktur in oder außen auf jedem Pulverrohr angeordnet wird, die elektrisch die Funktion von Entkopplungswiderständen besitzt. Beim Stromfluß durch eine derartige Struktur werden aufgrund der ohmschen Überhitzung zuerst die in Stromrichtung eingerichteten Verbindungsbrücken zwischen den einzelnen Rauten etc. explodieren. An diesen Stellen bilden sich dann Lichtbögen, die durch die leitenden Strukturen mit den resistiven Widerständen voneinander entkoppelt sind. Bei weiterem Fließen des Stromes erodiert immer ein weiterer Teil der Entkopplungselemente, so daß die Lichtbögen immer länger werden.
• Die genaue Geometrie der Rauten etc. wie Breite, Länge, Dicke und Materialauswahl, richtet sich nach den gewünschten Widerstandswerten der Entkopplungswiderstände.
• Die elektrisch leitende Schicht kann direkt auf die innere oder äußere Oberfläche des jeweiligen Pulverrohres aufgebracht werden. Es kann aber auch eine Folienauflage an der inneren oder äußeren Oberfläche des Pulverrohres vorgesehen sein, auf der dann die elektrisch leitende Schicht aufgebracht wird. Dabei kann die Folie aus einem handelsüblichen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyester oder Polyethylen, bestehen. Die aufgedampfte Struktur besteht vorzugsweise aus Aluminium oder aus Kupfer.
• Um eine sichere und gleichmäßige Zündung in jedem der Zündkanäle sicherzustellen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine elektrisch leitende Schicht auf die innere oder äußere Oberfläche des jeweiligen Pulverrohres aufzudampfen, die mehrere parallele, vorzugsweise drei, Reihenschaltungen miteinander verbundener Entkopplungswiderstände umfaßt.
• Die Länge der Zündkanäle kann 50 bis 400 mm, vorzugsweise 200 bis 300 mm, betragen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektrisch leitende Schicht an der inneren Oberfläche des Pulverrohres angeordnet ist, schließt sich innenseitig an die leitende Schicht ein weiteres Pulverrohr oder eine Pulverstange direkt an. Dadurch kann die Ladedichte in der Patrone noch weiter erhöht werden.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
• Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Patrone mit sechs Anzündkanälen, welche mit einer Energieversorgungsanlage verbunden sind;
• Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Patrone entlang der dort mit II-II bezeichneten Linie;
• Fig. 3-5 schematische Darstellungen einer in die Ebene geklappten elektrisch leitenden Struktur, die aus drei Reihen rautenförmiger Bereiche besteht, wie sie in einem Zündkanal der erfindungsgemäßen Patrone anordbar ist, vor dem Zündvorgang (Fig. 3) und zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten nach Beginn des Zündvorganges;
• Fig. 6 den Querschnitt durch einen Anzündkanal mit einer zwischen einem Pulverrohr und einer Pulverstange angeordneten elektrisch leitenden Schicht und
• Fig. 7-9 Längsschnitte jeweils einer auf einem Substrat angeordneten leitenden Struktur mit unterschiedlich geformten, miteinander verbundenen Bereichen, wobei jeder Bereich unterschiedliche Metalldicken aufweist.
• In Fig. 1 ist mit 1 eine großkalibrige Patrone (z. B. zum Verschießen aus einer Panzerwaffe) bezeichnet, die zur Zündung mit einer Energieversorgungsanlage 2 verbunden ist. Die entsprechende Waffe, in der sich die Patrone 1 befindet, wurde aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
• Die Patrone 1 umfaßt eine mit einer Treibladung 3 gefüllte Hülse 4 aus einem verbrennbaren Material und einem die Treibladungshülse 4 bodenseitig abschließenden, aus Metall bestehenden Hülsenboden 5.
• In dem Hülsenboden 5 ist mittig eine gegenüber diesem elektrisch isolierte Hochspannungselektrode 6 angeordnet, die mit einer als Stromverteiler wirkenden Metallscheibe 7 verbunden ist.
• An dem Stromverteiler 7 sind sechs sich jeweils in Richtung der Längsachse 8 der Patrone 1 erstreckende Zündkanäle 9 (Fig. 2) angeordnet. Jeder der Zündkanäle 9 umfaßt ein Pulverrohr 10, welches auf seiner inneren Oberfläche mit einer aus Kupfer bestehenden elektrisch leitenden Schicht 11 versehen ist. Die Schicht 11 ist auf ihrer der Metallscheibe 7 zugewandten Seite mit dieser elektrisch leitend verbunden und besteht aus drei parallelen Reihenschaltungen 12-14 rautenförmiger Bereiche 15 (Fig. 3). Im Bereich des Hülsendeckels 16 der Treibladungshülse 4 sind die elektrisch leitenden Schichten 11 mit einem in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten ringförmigen Kontaktteil 17 verbunden, welches seinerseits die auf Erdpotential liegende Innenwand der nicht dargestellten Waffe kontaktiert.
• Zum Verschießen der Patrone 1 wird ein Schalter 18 der Energieversorgungsanlage 2 geschlossen (Fig. 1) und eine Reihe von aufgeladenen Kondensatoren 19 der Energieversorgungsanlage 2 z. B. bei einer Spannung bis zu 40 kV schlagartig entladen. Der dabei auftretende Entladestrom führt zur elektrischen Explosion der Verbindungsbrücken 20 (Fig. 3) zwischen den einzelnen Rauten 15. An diesen Stellen bilden sich Lichtbögen 21 aus (Fig. 4), die durch die Entkopplungswiderstände 15, welche durch die rautenförmigen Bereiche gebildet werden, voneinander entkoppelt sind. Bei weiterem Fließen des Stromes erodieren immer weitere Teile der rautenförmigen Bereiche 15, so daß die Lichtbögen 21 immer länger werden (Fig. 5).
• Die Pulverrohre 10 werden durch die Lichtbögen 21 angezündet und schlagartig auseinandergerissen. Die auseinanderfliegenden brennenden Fragmente der Pulverrohre 10 sowie die freigegebene Lichtbogenstrahlung bewirken dann eine schnelle und gleichmäßige Anzündung der in der Treibladungshülse 4 befindlichen Treibladung 3, welche sich zusammen mit der verbrennbaren Treibladungshülse 4 daraufhin umsetzt.
• In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem der mit 22 bezeichnete Zündkanal zusätzlich zu dem ersten Pulverrohr 10 mit innenseitig angeordneter elektrisch leitender Schicht 11 (z. B. mit rautenförmiger Struktur) eine innenseitig an der Schicht 11 direkt anschließende Pulverstange 23 umfaßt.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise in dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel die Pulverstange durch ein weiteres Pulverrohr ersetzt werden. Es müssen auch nicht unbedingt sechs Anzündkanäle zum Einsatz kommen. Bei kleinen Kalibern sind z. B. auch drei symmetrisch im Ladungsraum angeordnete Zündkanäle ausreichend.
• Ferner müssen die elektrisch leitenden Bereiche, welche die Entkopplungswiderstände definieren, nicht zwangsläufig rautenförmig ausgebildet sein. Denkbar sind auch andere Formen eines Vieleckes oder einer runden Geometrie (Kreis, Oval etc.), sofern zwischen diesen Bereichen leitende Brücken bestehen, welche bei einem entsprechenden Stromfluß explosionsartig aufbrechen.
• Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Entkopplungswiderstände derart geformt, daß sich unterschiedliche Schichtdicken in den unterschiedlichen Bereichen der jeweiligen Raute, des Rechtecks, des Kreises oder des Ovales ergeben. Die unterschiedlichen Metalldicken definieren ebenfalls die Eigenschaften der Entkopplungswiderstände und lassen sich zusätzlich nutzen, um bestimmte Widerstandswerte der Netzstruktur einzustellen. Entsprechende Ausführungsbeispiele lassen sich den Fig. 7-9 entnehmen. Dabei sind mit 24 ein Substrat (Kunststoffträgerfolie), mit 11 die elektrisch leitende Schicht, mit 15 der den jeweiligen Widerstand definierende (z. B. rautenförmige) Bereich und mit 20 die jeweilige Verbindungsbrücke bezeichnet. Bezugszeichenliste 1 Patrone
  2 Energieversorgungsanlage
  3 Treibladung, Ladung
  4 Hülse, Treibladungshülse
  5 Hülsenboden
  6 Hochspannungselektrode
  7 Stromverteiler, Metallscheibe
  8 Längsachse
  9 Zündkanal
  10 (erstes) Pulverrohr
  11 elektrisch leitende Schicht, Struktur
  12-14 Reihenschaltungen
  15 rautenförmiger Bereich, Raute, Widerstand, Entkopplungswiderstand
  16 Hülsendeckel
  17 Kontaktteil
  18 Schalter
  19 Kondensator
  20 Verbindungsbrücke
  21 Lichtbogen
  22 Zündkanal
  23 Pulverstange
  24 Kunststoffträgerfolie
  

Claims (9)

1. Patrone mit einer eine Ladung (3) enthaltenden Treibladungshülse (4) und einer elektrothermischen Anzündvorrichtung mit den Merkmalen:

a) in der Ladung (3) sind mehrere sich in Richtung der Längsachse (8) der Patrone (1) erstreckende, axial-symmetrisch angeordnete Zündkanäle (9) vorgesehen, die mit einer Energieversorgungsanlage (2) verbindbar sind;

b) jeder Zündkanal (9) umfaßt mindestens ein erstes Pulverrohr (10), welches auf seiner inneren oder äußeren Oberfläche mit einer sich in Richtung der Längsachse (8) der Patrone (1) erstreckenden elektrisch leitenden Schicht (11) versehen ist;

c) die elektrisch leitende Schicht (11) weist eine Struktur (11) auf, die mindestens eine Reihenschaltung (12-14) elektrisch miteinander verbundener Entkopplungswiderstände (15) bildet, so daß nach Aktivierung der Energieversorgungsanlage (2) durch den Strom, der durch die Struktur (11) fließt, sich mehrere Lichtbögen (21) aufgrund der lokalen Überhitzung zwischen benachbarter Entkopplungswiderständen (15) ausbilden.

2. Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungswiderstände (15) durch rauten-, kreis- oder ovalförmige Bereiche der elektrisch leitenden Schicht (11) gebildet sind.

3. Patrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (11) aus Aluminium oder aus Kupfer besteht.

4. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren oder äußeren Oberfläche des ersten Pulverrohres (10) eine Kunststoffolie angeordnet ist, auf welcher die elektrisch leitende Schicht (11) aufgedampft ist.

5. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zündkanal (9) mindestens drei Reihenschaltungen (12-14) miteinander verbundener Entkopplungswiderstände (15) aufweist.

6. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ladung (3) mindestens drei axialsymmetrische Zündkanäle (9) angeordnet sind.

7. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Zündkanäle (9) 50 bis 400 mm, vorzugsweise 200 bis 300 mm, beträgt.

8. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Oberfläche des ersten Pulverrohres (10) mindestens eine sich in Richtung der Längsachse (8) erstreckende elektrisch leitende Schicht (11) angeordnet ist und daß sich an diese Schicht (11) innenseitig ein zweites Pulverrohr oder eine Pulverstange (23) direkt anschließt.

9. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rauten-, rechteck-, kreis- oder ovalförmig ausgebildeten Bereiche (15) der elektrisch leitenden Schicht (11) jeweils eine unterschiedliche Dicke und/oder Formgebung aufweisen.