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Die
Erfindung betrifft einen Werfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Es
ist bekannt, dass Flugkörper
zusätzlich
zu ihrem Marschtriebwerk häufig
mit einem Starttriebwerk – Booster – ausgestattet
sind, das den Flugkörper
in der Startphase kurzzeitig stärker
beschleunigt und dadurch kurze Startwege und – Zeiten ermöglicht.
Derartige Booster können
im Flugkörper
selbst oder in einem Startrohr integriert sein. Die Anordnung des
Boosters im Startrohr bietet den Vorteil, dass die Masse des Boosters
vom Flugkörper
nicht mitbewegt werden muss und in diesem auch keinen Bauraum beansprucht.
Bedingt durch das im Inneren des Startrohres zu fixierende Bauvolumen
des Boosters resultiert eine Rückstoßkraft,
die das Startrohr entgegen der Startrichtung beschleunigt und vom
Werfer aufzunehmen ist. Bei vorgegebener Länge des Startrohres hängen Startbeschleunigungskraft
und nutzbarer Startweg des Flugkörpers
von dessen Massenverhältnis
zu den zurückgestoßenen Komponenten sowie
den zusätzlich
eingeleiteten Stützkräften bzw. Feder- und Dämpferkräften ab.
Ist das Startrohr axial fixiert bzw. in einem Feder-Dämpfersystem
gelagert resultiert ein Rückstoß, der über die
Befestigung des Werfers auf dessen Träger, also seinem Transportmittel
wirkt und gegebenenfalls auch diese Gesamtanordnung ein Stück mitbewegt.
Soll die gesamte Werferanordnung zwecks hoher Mobilität möglichst massearm
konzipiert sein, kommt zur Vermeidung dieser Einwirkung ohne weitere
Modifikationen nur die Variante mit einem zurückgestoßenen frei wegfliegenden Startrohr
für die
Werferanordnung in Betracht.
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Ähnlich sind
die Verhältnisse
beim Abschuss von Projektilen, dort kann die Gasrückstoßenergie der
gezündeten
Treibladung zur Betätigung
eines Nachlademechanismus genutzt werden. Der zusätzlich entstehende
Rohrrückstoß durch
Gasexpansion durch die Mündung
nach Geschossabgang lässt
sich bekanntlich durch sogenannte Mündungsbremsen reduzieren, wobei
ein Teil des austretenden Gasvolumenstromes an der Mündung des
Rohres zur Schubkompensation umgelenkt wird.
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Schließlich sind
Waffenrohre bekannt, die auch hinten eine Öffnung mit sich anschließender Lavaldüse besitzen.
Ist die Geometrie dieser Düse
für eine
genau definierte Verbrennungsenergie optimal ausgelegt lässt sich
mit diesem als Düsenkanone
bekannten Prinzip theoretisch ein rückstoßfreies oder rücklauffreies
Geschütz
auch für
große
Kaliber mit vergleichsweiser geringer Eigenmasse verwirklichen.
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Bei
Panzerabwehrwaffen für
den infanteristischen Einsatz wird das Prinzip des rückstoßfreien Startrohres
angewendet, um deren Verschießbarkeit von
der Schulter eines Soldaten oder von einem Zwei- oder Dreibein zu
ermöglichen.
Der Rückstoß an der
Rohrmündung
nach Flugkörperabgang
entfällt,
sofern dieser durch einen den Flugkörper bewegenden Startkolben
verschlossen wird.
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Beim
Start von Flugkörpern
mit Anfangsdrall wird auf Grund einer Kulissenführung am Startgestell auf einem
Teil des Flugkörperbeschleunigungsweges ein
zusätzliches
Reaktionsmoment um die Längsachse
des Startrohres erzeugt, dass sich nur für diesen Teil des Startweges
durch einen definierten Gasdrall innerhalb der Lavaldüse am hinteren
Ende des Startrohres kompensieren lässt. Hat der Flugkörper diese
Kulissenführung
verlassen versetzen der Gasdrall und die Reibung des Startkolbens
das Startrohr in Rotation. Insbesondere beim Start von einem Dreibein
muss das Startrohr deshalb an diesem Zeitpunkt aus seiner Halterung
gelöst
werden, damit es frei nach hinten wegfliegen kann. Durch diese Kompensation
lässt sich
ein Verreißen
des gestarteten Flugkörpers
vermeiden. Der Gesamtrückstoßweg und
damit der hintere Sicherheitsbereich am Abschussgestell lässt sich
durch entsprechende Bemessung der Lavaldüse auf einsatzrelevante Größen reduzieren.
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Eine
rohrförmige
Abschusseinrichtung für Geschosse,
insbesondere für
Flugkörper,
mit einer im Inneren des Rohres angeordneten und mit Öffnungen
versehenen Hochdruckbrennkammer aus der die verbrannten Gase gegen
den Geschossboden und aus entgegen Schussrichtung gerichteten Ausströmsdüsen austreten,
ist in der
DE 14 28 637 offenbart.
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Der
Einsatz solcher Waffensysteme von mobilen Trägern aus, wie Fahrzeugen, Flugzeugen,
Helikoptern und ähnlichen
Trägern
stehen jedoch besondere Schwierigkeiten entgegen, da dort beim Start
eines Flugkörpers
wegfliegende Werferrohre mit und ohne Drall nicht zulässig sind.
Auch sind hinten offene Werferrohre nicht zuläs sig. Frei zurückfliegende
Rohre und das Austreten heißer
Gasströmungen
stellen nämlich
eine große
Gefährdung
des jeweiligen mobilen Trägers
dar, insbesondere wenn deren Werfer unterschiedliche Startwinkel
einnehmen können.
Auch ist eine außermittige
sowie eine Mehrfachanordnung dieser Werfer auf solchen Trägern mit
Schwierigkeiten verbunden, da in Folge der auftretenden Rückstoßkräfte unterschiedliche
Reaktionsmomente auf Werfer und Träger ausgeübt werden, was insbesondere
für ver hältnismäßig große Kaliber
gilt. Schließlich
muss auch hier die Gefahr eines Verreißens des zu startenden Flugkörpers infolge
unzureichender Haltemomente des Werfers und/oder zu geringer Masse
des Trägers
berücksichtigt
werden.
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Hier
setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist einen neuen Werfer
zu schaffen, der besser als bisher auf mobilen Trägern innerhalb
eines vorgegebenen Bauraumes zum Einsatz gelangen kann.
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Diese
Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Infolge
der erfindungsgemäßen Verbindung der
den Rückstoß des Startrohres
begrenzenden Lavaldüse
mit einem mit dem Startrohr zusammenwirkenden Schockabsorber wird
eine Rücklauf-
und Rückstoßminimierung
des Werfers erreicht, der die mittige und/oder außermittige
Anordnung solche Werfer mit einem oder mehreren Startrohren gefahrlos
auf mobilen Trägern
optimal ermöglicht.
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Mittels
einer der Lavaldüse
des Startrohres nachgeordneten und mit dieser korrespondierenden weiteren
Lavaldüsen-Anordnung,
die zwei zwischen zwei Schottwänden
angeordnete einander zugewandte Strahlablenkflächen umfasst, welche im Transportzustand
des Werfers als Abdeckplatten dienen, wird eine Optimierung der
Expansion des beim Start des Flugkörpers erzeugten Gasvolumens
erreicht. Beide vorstehend angeführten
Maßnahmen dienen
der überraschend
einfachen und betriebssicheren Lösung der
aufgezeigten beim Start solcher Flugkörper vorhandenen Probleme.
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Die
Lavaldüsen-Anordnung
kann mit dem beweglichen Teil des Schockabsorbers oder aber mit dem
gestellfesten Teil des Schockabsorbers fest oder schwenkbar verbunden
sein, ohne dass hierdurch die Wirkung der neuen Anordnung aufgehoben wird.
Vorteilhaft ist ferner, dass erfindungsgemäß der Rücklaufweg zwischen dem gestellfesten
und den beweglichen Teilen des Schockabsorbers mittels der Reibungs-Ringfeder-Anordnung
zwecks Abstimmung der Kraft-Wegkennlinie der Düsenteil-Schockabsorber-Kombination einstellbar
ist. Auch durch die dabei auftretende Reibungsdämpfung ist ein zeitverzögerter Rückhub des
Schockabsorbers erzielbar. Mit Hilfe dieser Reibungs-Ringfeder-Anordnung
werden Torsionsmomente zwischen starten dem Flugkörper und
Werfer ebenfalls auf das Werfergestell übertragen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausbildung
der vorstehend beschriebenen Anordnung wird also beim Start des
Flugkörpers
eine erste freie Beweglichkeit des Startrohres innerhalb der zur
Verfügung
stehenden Wegstrecke erreicht und anschließend die Bewegung des Startrohrs
bis zum Stillstands abgebremst.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder
minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Lavaldüsen-Anordnung nach
der Erfindung mit geschlossenen, einen Teil der Lavaldüsenkontur
bildenden Strahlablenkflächen,
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2 die
Lavaldüsen-Anordnung
gemäß 1 mit
geöffneten,
einen Teil der Lavaldüsenkontur
bildenden Strahlablenkflächen
und
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3 die
Lavaldüsen-Anordnung
nach 1 in geschwenkter Feuerstellung.
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Für den Start
eines nicht dargestellten Flugkörpers
in Richtung des Pfeiles 10 ist in 1 ein Startrohr 12 vorgesehen,
das Teil eines ebenfalls nicht dargestellten Werfers in Form eines
Startbehälters
ist, der von einem gleichfalls nicht dargestellten mobilen Träger in die
jeweils gewünschte
Startstellung zu bewegen ist.
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Das
der Startrichtung 10 abgewandte Ende des Startrohres 12 trägt eine
Lavaldüse 13,
die beim Start des Flugkörpers
dem Austritt des Gasvolumenstromes dient, welcher von einem als
Booster arbeitenden, Gasgenerator 15 erzeugt wird. Der
beim Start erzeugte Gasvolumenstrom wirkt auf einen im Startrohr 12 befindlichen
nicht dargestellten Startkolben, über den der Flugkörper für dessen
Start beschleunigt sowie für
einen Teil des Startweges gedrallt wird.
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Der
Gasgenerator 15 ist von einem der Lastverteilung dienenden,
in einer Ausnehmung 14 einer äußeren Führungshülse 19 für eine Reibungs-Ringfeder-Anordnung
befindlichen ringförmigen
elastischen Aufnahme 16 für den Gasgenerator 15 abgeschlossen,
die Teil eines Schockabsorbers 17 ist.
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Der
Schockabsorber 17 umfasst zwei koaxiale relativ zueinander
bewegliche Hülsen,
nämlich eine
innere Führungshülse 18 und
eine äußere Führungshülse 19,
zwischen denen eine den Rücklaufweg
der einen Führungshülse – hier der äußeren Führungshülse 19 – beeinflussende
Reibungs-Ringfeder-Anordnung 20 angeordnet ist. Der inneren
Führungshülse 18 ist
in Bezug auf 1 an ihrem rechten Ende eine
Kappe 21 zugeordnet, die sich über Leitflächen 26 an dem angedeuteten
Gestell G abstützen
kann. Die Leitflächen 26 können auch
an der äußeren Führungshülse 19 befestigt
sein. Die Kappe 21 trägt
in einer zentrischen Öffnung 22 die
dort bei 23 abgestufte innere Führungshülse 18 lagefest und greift
mit seiner äußeren Umfangsfläche 24 in
eine Axialführung 25 der äußeren Führungshülse 19 ein, sodass
die äußere Führungshülse 19 beim
Bewegen des Startrohres 12 entgegen der Startrichtung 10 über die
Kappe 21 greifen kann.
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Mit
der äußeren Führungshülse 19 des Schockabsorbers 17 ist
mittels der bereits genannten vier senkrecht aufeinanderstehenden
Leitflächen 26 eine
insgesamt mit 30 bezeichnete, der Lavaldüse 13 nachgeordnete
Lavaldüsen-Anordnung verbunden, die
ein Basisteil 27 mit daran bei 28 angelenkten
zwischen rechtwinklig dazu angeordneten Schottwänden 29 liegenden
Strahlablenkflächen 31 umfasst. Zwecks
Abdichtung der Strahlablenkflächen 31 tragen
diese seitliche Düsenteile 32,
die – wie 1 zeigt – mit den
Schottwänden 29 korrespondieren.
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Schottwände 29 und
Strahlablenkflächen 31 umschließen einen
rechteckigen Querschnitt. Die Schottwände 29 und Strahlablenkflächen 31 können in
einem nicht dargestellten Startbehälter eingebracht oder an diesem
angebracht werden. Der Startbehälter
ist an seiner vorderen Stirnwand im Transportzustand mittels nicht
dargestellter Klappen ebenfalls verschließbar.
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Die
Lavaldüsen-Anordnung 30 korrespondiert
mit der Lavaldüse 13 des
Startrohres 12 und erweitert diese soweit, dass auf Grund
der Bremsungswirkung beider Düsenteile
ein weitestgehend rückstoßfreier
Start des nicht dargestellten Flugkörpers erfolgen kann.
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Hierzu überlappen
sich die einander zugewandten stirnseitigen Endflächen beider
Düsen bei 33 derart,
dass die Düse 13 beim
Rücklauf
des Startrohres 12 in die Düsen-Anordnung 30 eingreifen kann.
Die Blocklänge
der Reibungs-Ringfeder bestimmt den maximalen Rücklaufweg – Bremsweg s der Axialführung 25 der äußeren Führungshülse – des Startrohres 12 beim
Start des Flugkörpers,
welches von der Reibungs-Ringfeder-Anordnung 20 bis zum
Stillstand gebremst wird.
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Wie
sich aus dem Vorstehenden ergibt wird über den Schockabsorber 17 das
Zurücklaufen
des, im Werfer gelagerten, axial gefesselten Startrohres 12 durch
die Reibungs-Ringfeder-Anordnung 20 begrenzt. Durch entsprechende
Bemessung der Reibungs-Ringfeder-Anordnung 20 kann eine
vorteilhafte Kraft-Weg-Kennlinie des Schockabsorbers 17 unter
Berücksichtigung
der Wirkung der La valdüse 13 und
der Lavaldüsen-Anordnung 30 abgestimmt
werden. Hierbei wird auch durch die Reibungsdämpfung ein zeitverzögerter Rückhub erzielt.
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Zwecks
Ableitung des Abgasstrahles bei einstellbar ausgebildeten Startwinkel α des das
Startrohr 12 umfassenden Startbehälters können in nicht näher dargestellter
Weise die Startablenkflächen 31 der
Lavaldüsen-Anordnung 30 ebenfalls
synchron zum Startwinkel schwenkbar gelagert verbunden sein; vgl. 3.
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Die
geöffneten
Klappen sind also nicht nur ”Strahlablenkflächen”, sie bilden
in Offenstellung d. h. bei Feuerbereitschaft bei jedem Elevationswinkel
einen Teil der Lavaldüsenkontur
aus und sind Erweiterungsteil entsprechend der Psi-Funktion, d.
h. sie bilden einen ”schwenkbaren
Teil der Lavaldüse”, der natürlich auch
eine Strahlumlenkung realisiert. Im geschlossenen Zustand dagegen
wird durch die selben Klappen ein ballistischer Schutz sowie ein
Wetterschutz des Startrohres realisiert.
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- 10
- Startrichtung
- 12
- Startrohr
- 13
- Lavaldüse
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Gasgenerator,
Booster, Starttriebwerk
- 16
- Aufnahme
für Gasgenerator
- 17
- Schockabsorber
- 18
- innere
Führungshülse für Reibungs-Ringfeder-Anordnung
- 19
- äußere Führungshülse für Reibungs-Ringfeder-Anordnung
- 20
- Reibungs-Ringfeder-Anordnung
- 21
- Kappe
- 22
- Öffnung
- 23
- Abstufung
der inneren Führungshülse
- 24
- Umfangsfläche der
Kappe, welche der Axialführung
zugeordnet ist
- 25
- Axialführung der äußeren Führungshülse, welche
der Umfangsfläche
zugeordnet ist
- 26
- Leitflächen
- 27
- Basisteil
- 28
- Gelenke
- 29
- Schottwände
- 30
- Lavaldüsen-Anordnung
- 31
- Strahlablenkflächen
- 32
- seitlicher
Teil der Düse – Anordnung –
- s
- Bremsweg,
zulässiger
Eintauchweg
- G
- Gestell
- α
- Elevationswinkel