DE1428637C1 - Rohrfoermige Abschusseinrichtung fuer Geschosse,insbesondere fuer Flugkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rohrförmige Abschußeinrichtung für Geschosse, insbesondere für Flugkörper, die eine im Inneren des Rotors angeordnete und mit öffnungen versehene Hochdruckbrennkammer aufweist, aus der die verbrannten Gase gegen den Geschoßboden und aus entgegen Schußrichtung gerichteten Ausströmdüsen austreten.

Es sind bereits Abschußeinrichtungen für Geschösse bekannt, die nach dem Einkammer- oder Zweikammerprinzip arbeiten. Bei dem zuerst genannten Prinzip ist der Treibsatz im Rohr zwischen dem Geschoß und einer rückwärtigen Rohrverdämmung angeordnet, die beim Abbrand des Treibsatzes nach hinten ausgestoßen wird und somit einen weitgehend rückstoßfreien Abschuß des Geschosses gewährleistet. Die Einkammerbauart besitzt außerdem den Vorteil einer konstruktiven und funktionsmäßigen Einfachheit.

Als ungünstig hat sich jedoch erwiesen, daß der Anwendungsbereich dieses Prinzips durch den zur stabilen Verbrennung des Treibpulvers erforderlichen Mindestdruck erheblich eingeschränkt ist. Infolge der festliegenden Zündgrenzen des Pulvers ergeben sich derart hohe Beschleunigungen, daß der Einsatz einer nach dem Einkammerprinzip arbeitenden Abschußeinrichtung für Flugkörper mit einer beschleunigungsempfindlichen Instrumentierung oder Ausrüstung nicht möglich ist.

Eine Verbesserung gegenüber diesem Prinzip erbringen nach dem Zweikammerprinzip aufgebaute Abschußeinrichtungen, die eine Hochdruckbrennkammer mit dem darin angeordneten Treibsatz aufweisen, sowie eine sich anschließende Niederdruckkammer mit Entspannungsdüse. Dieses Prinzip besitzt den Vorteil, daß sich alle Parameter, wie Triebwerksbeschleunigung, Beschleunigungsweg; Mündungsgeschwindigkeit usw., unabhängig von den Treibpulvereigenschaften in weiten Grenzen verändern lassen.

Form und Größe des Geschosses bzw. Flugkörpers, ebenso wie eventuell vorhandene beschleunigungsempfindliche Regel- und Steueranlagen, schränken den Anwendungsbereich des Prinzips nicht ein.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bekannten Ausführungsformen von Abschußeinrichtungen nach dem Zweikammerprinzip ein für das Hantieren mit der Waffe ungünstig großes Bauvolumen aufweisen mit entweder zu großem Durchmesser des Rohres oder zu großer Länge desselben. Beide Nachteile ergeben sich aus der Art der Treibladungsanordnung und der Form der Entspannungsdüse, die in der Regel als Lavaldüse ausgebildet ist.

Es sind ferner Abschußeinrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen zwar zwischen der Hochdruckbrennkammer am Abschußrohrende und dem Geschoßboden eine Niederdruckkammer gebildet ist, die entgegen der Schußrichtung gerichteten Ausströmdüsen werden bei dieser Einrichtung jedoch durch den Geschoßmantel abgedeckt, so daß sich nach Zündung des Treibsatzes in der Hochdruckbrennkammer ebenfalls unerwünscht hohe Beschleunigungen ergeben. Um den Rückstoß der Abschußeinrichtung herabzusetzen, ist eine hohe Rücklaufbremse zusätzlich vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine rohrförmige Abschußeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß diese bei geringstmöglichem Bauvolumen und Gewicht hinsichtlich der geforderten Rückstoßfreiheit eine gute Anpassungsfähigkeit an höhere Mündungsgeschwindigkeiten besitzt.

Eine Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Hochdruckbrennkammer als ein in sich geschlossener Behälter ausgebildet ist, der zentrisch im Abschußrohr unmittelbar hinter dem Treibkolben angeordnet ist und einen gegenüber der lichten Weite des Abschußrohres wesentlich geringeren Durchmesser besitzt, wobei zwischen deren Außenwand und dem Abschußrohr Vorrichtungen zur Halterung und Zentrierung der Hochdruckbrennkammer sowie eine im wesentlichen ringförmige Überschalldüse angeordnet sind und die Gase aus den nahe dem Tieibkolben angeordneten öffnungen in einen zur Hochdruckbrennkammer konzentrischen

Niederdruckraum vor dem engsten Querschnitt der Überschalldüse überströmen.

Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Abschußeinrichtung ist im Gegensatz zu den bekannten Abschußeinrichtungen außer einer weitgehenden Rückstoßfreiheit durch die Ausbildung einer Ringspaltdüse insbesondere der Vorteil einer geringen Baulänge bei über seine Länge gleichbleibendem Rohrdurchmesser sichergestellt.

Verschiebung des Geschosses oder Flugkörpers im Rohr angepaßt und Druckschwankungen in der Niederdruck- oder Ladungskammer sowie unausgeglichene Restkräfte auf ein zulässiges Maß verringert.

Für die Unteransprüche wird nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs Schutz beansprucht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Abschußein rich-

Die geringe Baulänge ergibt sich dabei aus der io tung dargestellt. Alle nicht unmittelbar zur Erfin-Tatsache, daß sich bei Abschußeinrichtungen der dung gehörenden Teile der Abschußeinrichtung sind vorgenannten Art die Gesamtlänge aus der Summe aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht der Länge der Düse der Brennkammer und des näher gezeigt. Es zeigt

Treibstoffraumes darstellt und daraus, daß eine F i g. 1 in einer schematischen Darstellung das

Ringdüse erheblich kürzere Baulänge als eine Laval- 15 rückwärtige Ende einer Abschußeinrichtung im düse besitzt. Längsschnitt,

Um in besonders gelagerten Fällen, in denen der Fig.2 eine Draufsicht auf das Abschußrohr in

zum Impulsausgleich notwendige Schub durch die Richtung des Pfeiles Λ der Fig. 1,
Überschallringdüse allein nicht mehr ausreicht, die F i g. 3 in einer Teilansicht und im Längsschnitt

Rückstoßfreiheit zu gewährleisten, ist gemäß einem 20 den rückwärtigen Teil der Hochdruckbrennkammer weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß mit zusätzlichen Ausströmöffnungen,
zur Erzielung eines Zusatzschubes die Hochdruck- F i g. 4 in einer ähnlichen Darstellung wie F i g. 3

brennkammer an ihrem hinteren Ende zusätzliche, den vorderen Teil der Hochdruckbrennkammer mit als Reaktionsschubdüsen ausgebildete Öffnungen be- den Querschnitt verändernden Einsätzen in den sitzt. Diese Ausbildung besitzt außerdem den Vorteil, 25 Überströmöffnungen,

daß bei einem vorgegebenen Schub und Brennkam- Fig. 5 in einer Abwicklung die Anordnung von

merdruck der Kaliberdurchmesser sehr klein gehal- zusätzlichen, die Überströmöffnungen im vorderen ten werden kann. Brennkammerteil verschließenden Einsätzen.

Ist die Abschußeinrichtung zur Stabilisierung des In der F i g. 1 ist mit 1 ein Abschußrohr bezeich-

Geschosses oder Flugkörpers mit drallerzeugenden 30 net, in dem in an sich bekannter Weise ein mit Vorrichtungen im Abschußrohr, z. B. Zügen, verse- klappbaren Stabilisierungsflächen 2 α versehener, nur hen, so verursacht während des Abschusses die Win- teilweise gezeigter Flugkörper! aufgenommen ist. kelbeschleunigung des Geschosses ein auf die Ab- Zur Drallstabilisierung des Flugkörpers bzw. eines schußeinrichtung wirkendes Drehmoment. Bei rück- Teils desselben sind an der Innenwand des Abschußstoßfreien Abschußeinrichtungen ist es jedoch wün- 35 rohres 1 Züge 1 α ausgebildet, von denen in der Figur sehenswert, das Rohr während der Abschußphase nur ein Zug dargestellt ist. Am hinteren Ende des nicht nur kräftefrei, sondern auch momentenfrei zu Flugkörpers 2 ist ein Treibspiegel 3 angeordnet, der halten. Um dies zu erreichen, sind gemäß der Erfin- an seinem Außenumfang Dichtungsringe 3 a, 3 b aufdung die Vorrichtungen zur Halterung der Hoch- weist, die einen gasdichten Abschluß der rückwärtidruckbrennkammer aus schräg gegen den Gasstrom 40 gen Ladungskammer gegenüber dem Raum, in dem angestellten drallerzeugenden Rippen gebildet. der Flugkörper aufgenommen ist, gewährleisten.

Bei Abschußeinrichtungen gemäß der Erfindung Entsprechend der Anzahl der Züge besitzt der

nach dem Zweikammerprinzip mit einer Schuberzeu- Treibspiegel an seinem Umfang Ausnehmungen 3 c, gung in der Hochdruckbrennkammer und konstanten in die jeweils ein in einem der Züge geführter Gleit-Überströmquerschnitten sind die Impulse über die 45 stein 4 eingreift. Durch die formschlüssige Verbingesamte Brenndauer praktisch Null. Es kann jedoch dung des Treibspiegels 3 mit den vorbeschriebenen unter bestimmten Bedingungen nicht ausgeschlossen Zügen 1 α im Abschußrohr einerseits und durch eine werden, daß bei konstanten Überströmquerschnitten kraftschlüssige Verbindung des Treibspiegels mit zu Beginn des Abbrandes die Rückstoßkräfte größer dem Flugkörper andererseits, z. B. über den Absatz sind als der Gegenschub der Düsen, während am 5° 3 d, ist erreicht, daß bei einem Anwachsen des Gas-Ende der Abbrandperiode der Gegenschub der Du- volumens der Flugkörper mit einem Drall aus dem sen überwiegt. Auf die Abschußvorrichtung wirken Abschußrohr ausgestoßen wird,
in diesem Falle also axiale Kräfte wechselnder Größe Die Gas- und damit Schuberzeugung selbst erfolgt

und Richtung. Um diese Restkräfte zu vermeiden, ist durch eine im Innern des Abschußrohres 1 angeordgemäß der Erfindung vorgesehen, daß die öffnungen 55 nete, über eine Vorrichtung 5 zum Haltern, beispielsder Hochdruckbrennkammer schmelzbare bzw. ab- weise einen Speichenkranz mit Speichen 5 a, mit dem

Rohr fest verbundene Hochdruckbrennkammer 6, in welcher der aus einzelnen Scheiben bestehende Treibsatz 7 auf einem Rohr 8 aufgenommen und ge-⁶⁰ gen axiales Verschieben gesichert ist. Am rückwärtigen Ende ist die Brennkammer 6 durch eine Scheibe 9, in der auch das Rohr 8 gehalten ist, gasdicht abgeschlossen. Am vorderen Ende der Brennkammer sind öffnungen 6 a für das Überströmen der

während des Treibstoffabbrandes geöffnet werden. ⁶5 Gase ausgebildet, die in den hinter dem Treibspie-Sowohl auf diese Weise als auch durch die vorher ge- gel 3 liegenden Ladungs- oder Niederdruckraum 10 nannte Lösungsart werden der Gasdurchsatz der Vo- münden,
lumenvergrößerung des Abschußrohres durch die Gemäß der Erfindung ist die Hochdruckbrenn-

brennbare Einsätze aufweisen, wodurch sich der Querschnitt der Überströmöffnungen in der Hochdruckbrennkammer während des Abbrandes vergrößern läßt.

Eine weitere Lösung zur Vermeidung von Restimpulsen läßt sich dadurch erzielen, daß zusätzliche Bohrungen im vorderen Teil der Hochdruckbrennkammer durch verzögert abbrennende Substanzen

kammer 6 so ausgebildet und angeordnet, daß ihr Mantel 6 b in seinem mittleren Teil mit dem Abschußrohr 1 eine ringförmige Uberschalldüse 11 bildet, durch welche die Brenngase ausströmen. Hierdurch werden die eingangs genannten Vorteile erzielt.

Die Zündung des Treibsatzes 7 erfolgt im Ausführungsbeispiel auf elektrischem Wege über Zünddrähte 12, die einen im Rohr 8 angeordneten, nicht näher gezeigten Zünder zur Detonation bringen, der wiederum über ebenfalls nicht gezeigte Bohrungen im Rohr 8 den Treibsatz von innen her in Brand setzt.

Für den Fall, daß bei einem vorgegebenen Schub und Ladekammerdruck der Kaliberdurchmesser möglichst klein gehalten werden soll bzw. der Impulsausgleich durch den Schub der Überschallringdüse allein nicht ausreicht, können am hinteren Ende der Hochdruckbrennkammer 6 an der Abschlußscheibe 9 zusätzlich zu den vorderen öffnungen 6 a Reaktionsschubdüsen 13 in Form von Lavaldüsen oder Ringspaltdüsen ausgebildet sein. Eine derartige Lösung zeigt die F i g. 3.

Um das beim Abschuß des Flugkörpers durch die Drallerzeugung auftretende Drehmoment ausgleichen zu können und die gesamte Abschußeinrichtung weitgehend momentenfrei zu halten, sind gemäß F i g. 2 die Befestigungsspeichen 5 α für die Hochdruckbrennkammer gegen die Anströmrichtung schräg angestellt. Dadurch wird dem durch die austretenden Brenngase erzeugten Schub eine tangentiale Komponente erteilt, die ein dem Drehmoment des Abschußrohres entgegengesetztes Moment bewirkt.

In F i g. 4 ist gezeigt, daß zur Vermeidung von auf das Abschußrohr wirkenden axialen Kräften wechselnder Größe und Richtung, die sich in bestimmten Fällen zu Beginn und am Ende des Abbrandes ergeben können, die vorderen öffnungen 6 a der Hochdruckbrennkammer mit abschmelzbaren oder abbrennbaren Einsätzen 14 versehen sind, die den zu Beginn des Abbrandes geringen Querschnitt der öffnungen 6 a während der Abbrandperiode proportional zur Volumenvergrößerung im Abschußrohr beim Abgang des Flugkörpers vergrößern.

Eine andere Lösung, Restkräfte zu vermeiden, zeigt F i g. 5, in der der vordere Teil des Brennkammermantels 6 b mit den öffnungen 6 α in einer Abwicklung gezeigt ist. Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind bei der angenommenen Ausführungsform zu Beginn des Abbrandes eine Reihe von öffnungen 6 a durch Einsätze 15 vollständig verschlossen. Durch Abbrennen oder Abschmelzen der Einsätze während des Betriebes werden die zusätzlichen Bohrungen geöffnet.

Die Lösungen nach F i g. 4 und nach F i g. 5 können je nach den Erfordernissen in gleich vorteilhafter Weise auch miteinander kombiniert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rohrförmige Abschußeinrichtung für Geschosse, insbesondere für Flugkörper, die eine im Inneren des Rohres angeordnete und mit Öffnungen versehene Hochdruckbrennkammer aufweist, aus der die verbrannten Gase gegen den Geschoßboden und aus entgegen Schußrichtung gerichteten Ausströmdüsen austreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckbrennkammer (6) als ein in sich geschlossener Behälter ausgebildet ist, der zentrisch im Abschußrohr (1) unmittelbar hinter dem Treibkolben (3) angeordnet ist und einen gegenüber der lichten Weite des Abschußrohres (1) wesentlich geringeren Durchmesser besitzt, wobei zwischen deren Außenwand und dem Abschußrohr Vorrichtungen (5) zur Halterung und Zentrierung der Hochdruckbrennkammer sowie .eine im wesentlichen ringförmige Überschalldüse (11) angeordnet sind und die Gase aus den nahe dem Treibkolben (3) angeordneten öffnungen (6 a) in einen zur Hochdruckbrennkammer konzentrischen Niederdruckraum (10) vor dem engsten Querschnitt der Überschalldüse (11) überströmen.

2. Abschußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckbrennkammer (6) an ihrem hinteren Ende zusätzliche, als Reaktionsschubdüsen (13) ausgebildete Öffnungen besitzt.

3. Abschußeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Halterung (5) aus schräg gegen den Gasstrom angestellten drallerzeugenden Rippen bestehen.

4. Abschußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (6 a) der Hochdruckbrennkammer den Querschnitt der Öffnungen während des Abbrandes des Treibsatzes (7) verändernde, schmelzbare bzw. abbrennbare Einsätze (14) aufweisen.

5. Abschußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Teil der Hochdruckbrennkammer (6) zusätzliche, durch schmelzbare bzw. abbrennbare Einsätze (15) verschlossene öffnungen vorgesehen sind.