DE3608840C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41B—WEAPONS FOR PROJECTING MISSILES WITHOUT USE OF EXPLOSIVE OR COMBUSTIBLE PROPELLANT CHARGE; WEAPONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einschußkanone für eine zu
beschleunigende Masse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
Bei Einschußkanonen mit elektromagnetischen
Beschleunigungsantrieben wird die Tatsache ausgenutzt, daß man
durch die schnelle Kompression eines Hohlraumes mit elektrisch
leitenden Wänden, in dem ein entsprechendes Magnetfeld
eingeschlossen ist, die magnetische Energie des Hohlraumes etwa
linear mit dem Kompressionsfaktor verstärken kann. Hierbei wird
die gegen den Druck des magnetischen Feldes geleistete Arbeit in
magnetische Energie umgesetzt.
Aus der US-PS 32 24 337 ist eine elektromagnetische
Einschußkanone zum Beschleunigen sehr kleiner Projektile
bekannt, bei der ein Hohlraum von einer Induktionsspule
umschlossen ist. Dieser Hohlraum weist am Rande eine Öffnung
auf, die mit einer Kurzschlußbrücke der Induktionsspule
verschlossen ist. Auf dieser Kurzschlußbrücke stützt sich das zu
verschließende Projektil ab. Nach Erzeugung eines
elektromagnetischen Feldes innerhalb des Hohlraumes wird
unmittelbar danach der Hohlraum durch eine Sprengladung
zusammengedrückt, wodurch das Feld komprimiert wird. Besondere
Probleme ergeben sich bei dieser bekannten Anordnung daraus, daß
bereits bei geringfügigen Unsymmetrien beim Abbrand der
Sprengladung der Punkt maximaler Feldstärke so verschoben werden
kann, daß er nicht mehr direkt hinter dem Projektil liegt und
Kraftkomponenten auf das Projektil nicht nur in dessen
Flugrichtung wirken.
Aus der firmeneigenen DE-OS 33 21 034 ist eine Einschußkanone
der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art bekannt,
bei der der Beschleunigungsantrieb für das verschließende
Projektil ein Koaxialsystem aus einem Außenleiter und einem
Innenleiter aufweist, die an der Vorderseite durch eine das
Koaxialsystem abschließende Kurzschlußbrücke elektrisch
miteinander verbunden sind. In dieses einseitig elektrisch
kurzgeschlossene Koaxialsystem wird z. B. mit Hilfe einer
Kondensatorladung ein Stromimpuls eingespeist, so daß in dem
Koaxialsystem ein Magnetfeld erzeugt wird. Etwa zu dem
Zeitpunkt, an dem der Stromimpuls die maximale Amplitude zeigt,
wird eine Sprengladung gezündet, die längs des Koaxialsystemes
ausgerichtet ist und z. B. den Außenleiter des Koaxialsystemes
umgibt. Die Zündung erfolgt in der Nähe der Einspeisestelle des
Stromimpulses, wodurch Außen- und Innenleiter bis zum
elektrischen Kurzschluß aneinander angenähert werden. Durch
diesen elektrischen Kurzschluß ist der oben erwähnte Hohlraum
geschaffen, in dem das Magnetfeld eingeschlossen ist.
Der zwischen Außen- und Innenleiter durch die Sprengladung
erzeugte hintere Kurzschluß des Koaxialsystems bewegt sich mit
der Geschwindigkeit der Detonationsfront nach vorne, so daß der
Hohlraum ständig verkleinert und das darin eingeschlossene
Magnetfeld komprimiert wird. Die Geschwindigkeit der
Detonationsfront liegt bei ca. 8 km pro Sekunde. Die
elektrischen Parameter des Koaxialsystems sind dabei so gewählt, daß
die Zerfallszeit des Magnetfeldes etwa eine Größenordnung über
der maximalen Dauer des gesamten Kompressionsvorganges liegt, so
daß relativ geringe Ohmsche Verluste auftreten. Bei einer
optimalen Abstimmung des Systems kann der größtmögliche Teil der
ursprünglich vorhandenen elektrostatischen Energie in
magnetische Energie verwandelt werden.
Der auf diese Weise erzeugte hohe Felddruck wirkt auf das
elektrisch leitende Projektil, das aus der Kanone ausgetrieben
wird. Das Projektil kann dabei selbst Teil der Kurzschlußbrücke
zwischen Außen- und Innenleiter sein.
Bei diesem Vorgang wird durch die freiwerdende mechanische
Energie der Detonation Arbeit gegen den Felddruck im Inneren der
Koaxialstrecke geleistet und so entsprechend dem Prinzip der
elektrodynamischen Maschinen in Magnetfeldenergie umgesetzt. Die
Umsetzungsrate steigt über weite Bereiche des
Kompressionsfaktors annähernd proportional mit der magnetischen
Energie der Koaxialstrecke. Dies bedeutet, daß am Anfang des
Kompressionsvorganges, wo die Stärke des Magnetfeldes noch
relativ klein ist, auch nur eine geringe Energie-Umsetzungsrate
vorhanden ist, d. h. die zur Verfügung stehende Energie der
Sprengladung bei weitem nicht ausgenutzt wird. Erst zum Schluß
des Kompressionsvorganges, wenn der Felddruck einen genügend
großen Wert hat, steigt die Umsetzungsrate stark an. Dies
bedeutet, daß der Energieinhalt des magnetischen Feldes etwa
proportional zum Kompressionsfaktor, d. h. etwa umgekehrt
proportional zur jeweiligen Restlänge der Koaxialstrecke
ansteigt.
Für alle denkbaren Anwendungen der erzeugten Magnetfeldenergie
wäre es günstiger, dieses Gesetz zu durchbrechen, d. h. von
Anfang an höhere Umsetzungsraten zu erreichen.
Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt,
eine Einschußkanone der in Rede stehenden Art konstruktiv so zu
verbessern, daß höhere Energie-Umsetzungsraten von Anfang an
möglich sind.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung liegt darin, das
Koaxialsystem nicht am vorderen Ende kurzzuschließen,
sondern die Kurzschlußbrücke relativ nah zu der Einspeisestelle
des Stromimpulses anzubringen und anschließend an die
Kurzschlußbrücke zumindest einen Rotationskörper vorzusehen. Die
Kurzschlußbrücke kann eine dünne Scheibe bzw. Folie, z. B. aus
Aluminium, sein. Beim Einspeisen des Stromimpulses verdampft das
Material dieser Kurzschlußbrücke und bildet eine Plasmabrücke
zwischen Außen- und Innenleiter. Diese Plasmabrücke bildet jetzt
den vorderen Abschluß des Hohlraumes, in dem das Magnetfeld nach
der Detonation der Sprengladung am Ort der Einspeisung des
Stromimpulses eingeschlossen ist. Um innerhalb dieses Hohlraumes
mit seiner durch die Plasmabrücke gebildeten beweglichen
vorderen Wand eine Magnetfeldkompression zu erreichen, darf die
mit hoher Geschwindigkeit in Richtung auf das vordere Ende des
Koaxialsystems laufende Detonationsfront bzw. der damit
zwangsgekoppelte hintere Kurzschluß des Koaxialsystems auf
keinen Fall die Plasmabrücke überholen, da ansonsten die
eingeschlossene Magnetfeldenergie sofort in Joulesche Wärme
verwandelt würde bzw. nicht mehr nach vorne transportiert werden
könnte. Andererseits darf die Plasmabrücke durch den Druck des
eingeschlossenen Magnetfeldes nicht zu schnell nach vorne
getrieben werden, da hierbei der Kompressionsfaktor abnehmen und
die erwünschte Wirkung nicht ermöglicht würde.
Diesen beiden Forderungen wird zum einen durch eine
entsprechende Wahl der Masse der Kurzschlußscheibe genüge getan,
welche im wesentlichen die träge Masse des aus ihr gebildeten
leitenden Plasmas bestimmt, zum anderen durch Wahl der Anzahl,
Masse und Anordnung der zusätzlichen Rotationskörper, die beim
Vorlaufen der Plasmabrücke in diese einbezogen werden. Hiermit
kann gerade die richtige Massenverdämmung eingestellt werden, so
daß sowohl der nötige Vorlauf der Plasmabrücke gegenüber der
nacheilenden Detonationsfront gesichert ist, als auch
sichergestellt wird, daß dieser Vorlauf nicht zu groß wird, d. h.
der Kompressionsfaktor nicht abnimmt.
Die Kurzschlußbrücke darf nicht zu nahe zu der Einspeisestelle des
Stromimpulses angebracht werden, um übermäßige anfängliche
Energieverluste zu vermeiden. Solche Energieverluste sind z. B.
die Aufteilung der Magnetfeldenergie in die parasitären
Induktivitäten der Zuleitung und in die Nutzinduktivität der
Kompressionsstrecke.
Die Rotationskörper, z. B. dünne Scheiben oder dünnwandige Kegel,
die Außen- und Innenleiter des Koaxialsystems elektrisch nicht
verbinden, können aus elektrisch leitendem oder isolierendem
Material bzw. einer Kombination hieraus bestehen. Sobald die
Plasmabrücke beim Vorlauf auf einen Rotationskörper, z. B. eine
Scheibe aus Aluminium, trifft, wird das Material dieser Scheibe
in den Stromfluß einbezogen, verdampft und als zusätzliche Masse
im Plasma mitgeführt. Die Rate dieser Massezufuhr kann durch
entsprechende Wahl der Masse der Rotationskörper, z. B. der
Scheibendicke und der einzelnen Abstände, optimal eingestellt
werden, so daß sich eine maximale Umsetzunsrate von
Sprengstoffenergie in Magnetfeldenergie oder kinetischer Energie
des Plasmas je nach Anwendungsfall ergibt und eine
Magnetfeldkompression trotz wandernder Detonationsfront und
Plasmabrücke über die gesamte Kompressionsstrecke ermöglicht
wird. Es sind auch Einstellungen möglich, welche verschiedene
Optimierungskriterien über verschiedene Sektionen der
Koaxialstrecke erfüllen. Auch ist es möglich, durch einen
Schichtaufbau der Rotationskörper elektrische
Nichtleitermaterialien in die Plasmabrücke miteinzubeziehen, um
z. B. eine Vorwärtsströmung neutraler Materie zu erreichen. Die
Rotationskörper können unterschiedlich geformt sein, um einen
Frontformungseffekt der nach vorne laufenden Plasmabrücke zu
erzielen.
Das Material der Plasmabrücke bzw. das mitgeführte neutrale
Material kann selbst die zu beschleunigende Masse sein, z. B. aus
dem Koaxialsystem wie ein Geschoß ausgetrieben werden. Es ist
jedoch auch möglich, daß dieses beschleunigte Material auf ein
Projektil trifft, das in einem Lauf angeordnet ist und durch den
Aufprall des Materials der Plasmabrücke aus dem Lauf
ausgetrieben wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist im vorderen Teil der
Kompressionsstrecke der Innenleiter des Koaxialsystemes
fortgelassen. Dies ist möglich, da das entstandene und laufend
weiter entstehende leitende Plasma der Plasmabrücke sich im
ringförmig ausgeprägten starken Magnetfeld zwangsweise so
umformt, d. h. streckt, daß es den Innenleiter ersetzt. Eine
Massezufuhr in das Plasma geschieht durch entsprechende
Rotationskörper, z. B. Scheiben, welche den gesamten Querschnitt
des Außenleiters ausfüllen. Der Außenleiter kann sich ferner im
vorderen Teil der Kompressionsstrecke verjüngen, wobei der
Innenleiter vor, innerhalb oder nach dem Verjüngungsübergang
endet. Eine derartige Ausbildung dient dazu, die Plasmabrücke
und das darin enthaltene Material kurz vor dem Austrieb weiter
zu beschleunigen.
Wie bereits erwähnt, können die Rotationskörper innerhalb des
Beschleunigungssystems die verschiedenen Formen, Dicken,
Materialien bzw. Materialkombinationen aufweisen, um spezielle
Effekte, insbesondere jedoch die Formung der Front der
Plasmabrücke zu bewirken. Besonders wirkungsvoll ist eine
Kombination aus elektrisch leitenden und elektrisch
nichtleitenden Rotationskörpern, um an der Front der
Plasmabrücke nichtleitende hyperschnelle Materie zu erhalten,
welche dann direkt als amorphes Materiepaket gerichtet das
Beschleunigungssystem verläßt. Dieses elektrisch neutrale
Materiepaket unterliegt nach dem Verlassen des
Beschleunigungssystems nicht den elektromagnetischen Kräften,
welche z. B. das nachfolgende leitende Plasma aus der
Plasmabrücke aufweiten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
stellen dar:
Fig. 1a-1d einen schematischen Längsschnitt durch
einen Teil einer Einschußkanone gemäß
der Erfindung mit einem Koaxialsystem
und einer dieses umhüllenden Sprengladung
zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten nach
der Zündung der Sprengladung;
Fig. 2a u. 2b zwei schematische Längsschnitte durch
ein modifiziertes Ausführungsbeispiel
einer Einschußkanone gemäß der Erfindung;
Fig. 3a-3f ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Einschußkanone zu aufeinanderfolgenden
Zeitpunkten nach Zündung der Sprengladung;
Fig. 4 u. 5 schematische Längsschnitte jeweils durch
den vorderen Bereich zweier weiterer Ausfüh
rungsbeispiele einer Einschußkanone gemäß
der Erfindung zur Beschleunigung eines
amorphen Projektils;
Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch
den vorderen Bereich einer Einschußkanone
gemäß der Erfindung zur Beschleunigung
eines Hartmetallprojektils.
In den Figuren sind für gleiche oder gleichwirkende
Teile gleiche Bezugszeichen verwendet, denen jedoch
die Kleinbuchstaben l bis f entsprechend den Fig.
1 bis 6 hinzugefügt sind.
In Fig. 1a ist der hintere Teil einer Einschußkanone 1a
mit elektromagnetischem Beschleunigungssystem gezeigt.
Dieses elektromagnetische Beschleunigungssystem weist ein
Koaxialsystem aus einem zylindrischen Außenleiter 2a und
einem stabförmigen mittleren Innenleiter 3a auf. Der
Außenleiter 2a ist von einer Sprengladung 4a über die
gesamte Länge des Beschleunigungssystems umgeben. Dieser
Sprengstoffmantel kann am hinteren Ende der Einschußkanone
mit über den gesamten Umfang der Sprengladung verteilten
Zündeinrichtungen 5a gezündet werden. Der Innenleiter 3a
ist über das hintere Ende der Einschußkanone herausgezogen
und wird dort von einem zylindrischen Endabschnitt 6a eng
umgeben, der mit dem Außenleiter 2a verbunden ist. Außen-
und Innenleiter sind elektrisch sehr gut leitend, z. B.
aus Kupfer. Der Innenleiter 2a und der Endabschnitt 6a des
Außenleiters 2a sind über eine Kondensatorbank 7 und einen
Schalter 8 miteinander verbunden.
In bestimmter Entfernung von dem hinteren Ende sind
innerhalb des Koaxialsystems der Außenleiter 2a und der
Innenleiter 3a durch eine scheibenförmige Kurzschlußbrücke,
z. B. aus Aluminium, elektrisch miteinander verbunden.
Zwischen dieser Kurzschlußbrücke 9 und dem hinteren Ende
der Einschußkanone wird auf diese Weise ein Hohlraum 10
gebildet.
Wird bei zunächst offenem Schalter die Kondensatorbank 7
beladen und anschließend der Schalter 8 geschlossen, so
entlädt sich die Kondensatorbank 7 schlagartig, so daß ein
hoher Stromimpuls in dem elektrisch geschlossenen Kreis
aus Außenleiter 2a, Kurzschlußbrücke 9a und Innenleiter 3a
erzeugt wird und hierdurch in dem Hohlraum 10a ein
elektrisches Wirbelfeld. Durch den hohen Strom i, der über
die Kurzschlußbrücke 9a fließt, verdampft deren Material
und bildet eine Plasmabrücke 11a, die in den Fig. 1b
bis 1d angedeutet ist und jetzt den Hohlraum 10a nach
vorne abschließt.
Sobald der eingespeiste Stromimpuls sein Maximum erreicht,
wird über die Zündeinrichtungen 5a die Sprengladung 4a
gezündet. Hierdurch wird der Außenleiter 2a zusammenge
drückt, bis er im Endbereich an dem Innenleiter 3a anliegt
und somit hier einen weiteren Kurzschluß liefert. Der
Hohlraum 10a ist jetzt elektrisch allseitig abgeschlossen.
Das eingeschlossene Magnetfeld H wirkt auf das Material
der Plasmabrücke 11a und treibt diese in den Figuren nach
rechts. Gleichzeitig läuft die in den Fig. 1b bis 1d
angedeutete Detonationsfront 12a innerhalb der Sprengla
dung 4a ebenfalls nach rechts. Um eine Magnetfeldkompres
sion innerhalb des Hohlraumes 10a zu erreichen, muß die
Masse der Plasmabrücke entsprechend gewählt sein.
Die Masse der Plasmabrücke kann im Laufe von deren
Vorwärtsbewegung verändert und an die jeweilige Magnet
feldkompression optimal angepaßt werden. Zu diesem Zweck
sind längs des Innenleiters 3a in bestimmten Abständen
hier als Scheiben 13a ausgebildete Rotationskörper aus
elektrisch leitendem Material vorgesehen, die jeweils
abwechselnd mit dem Innenleiter 3a bzw. dem Außenleiter 2a
verbunden sind, eine elektrische Verbindung zu dem
Gegenleiter jedoch nicht herstellen.
Sobald die in Fig. 1b gezeigte Plasmabrücke 11a auf die
nächste mit dem Innenleiter 3a verbundene Scheibe 13a
trifft, dann wird das Material dieser Scheibe in den
Stromfluß der Plasmabrücke einbezogen, verdampft und als
zusätzliche Masse in der Plasmabrücke mitgeführt. Dies
wiederholt sich bei der nächsten, mit dem Außenleiter
verbundenen Scheibe und so fort.
In den Fig. 1c und 1d ist der vordere Bereich der
Einschußkanone 1a gezeigt. In diesem Bereich sind weitere
Rotationskörper 14a ausgebildet, die in diesem Falle
jeweils als Kegelstumpf ausgebildet sind. Die Anordnung
derartig geformter Rotationskörper dient im wesentlichen
dazu, die Front der Plasmabrücke 11a zu formen.
In den Fig. 2a und 2b ist der vordere Bereich einer
Einschußkanone 1b gezeigt. Die Sprengladung 4b ist bereits
weitgehend abgebrannt, der Hohlraum 10b wird durch eine
schon relativ starke Plasmabrücke 11b nach vorne abge
schlossen. Bei dieser Ausführungsform endet der Innenlei
ter 3b bereits vor dem vorderen Ende der Einschußkanone,
so daß der vordere Bereich 15b der Kanone nurmehr den
Außenleiter 2b aufweist. In Fig. 2a brennt die Plasma
brücke 11b noch im Bereich des Innenleiters, auf dem noch
zwei Scheiben 13b aus elektrisch leitendem Material
angebracht sind, die kurz danach in die Plasmabrücke 11b
einbezogen werden. Sobald die Plasmabrücke 11b den
Innenleiter 3b verläßt und in den vorderen Bereich 15b
eintritt, formt sich das bereits entstandene und laufend
weiter entstehende leitende Plasma der Plasmabrücke im
ringförmig ausgeprägten starken Magnetfeld H zwangsweise
so, daß es den Mittelleiter ersetzt, wie dieses in Fig.
2b gezeigt ist. Auch in diesem vorderen Bereich 15b der
Einschußkanone können Scheiben 13b oder Kegel 14b angeord
net sein, die jetzt den gesamten Innenraum des Außenlei
ters 2b überbrücken. Auch diese Rotationskörper werden in
die brennende Plasmabrücke 11b integriert und formen deren
Front.
Die in den Fig. 3a bis 3f gezeigte Einschußkanone 1c
ähnelt im hinteren Bereich derjenigen gemäß Fig. 1a.
Demnach wird in dem Hohlraum 10c durch Einspeisen eines
hohen Stromimpulses ein Wirbelfeld H gebildet, daß den
Innenleiter 3c ringförmig umschließt. Innenleiter 3c und
Außenleiter 2c sind elektrisch durch eine Kurzschlußbrücke
9c miteinander verbunden, die nach dem Einspeisen des
Stromimpulses verdampft und eine Plasmabrücke 11c bildet.
Längs der Kompressionsstrecke sind mehrere Scheiben 13c,
ein Kegelstumpf 14c und eine weitere Scheibe 16c angeord
net, wobei diese letzte Scheibe aus mehreren, in diesem
Falle zwei Schichten unterschiedlichen Materiales besteht.
Die Scheiben 13c sind aus nichtleitendem Material, ebenso
der Kegelstumpf 14c. Bei der Scheibe 16c kann zumindest
eine Schicht ebenfalls als Nichtleiter ausgebildet sein.
Wenn in diesem Falle die Plasmabrücke 11c brennt und, wie
in den Fig. 3b bis 3d gezeigt, fortlaufend durch das
Magnetfeld H in Verbindung mit der Sprengladung nach
rechts gedrückt wird, dann sammelt sich entsprechend den
Fig. 3c und 3d vor der brennenden Plasmabrücke eine
Schicht bzw. ein Paket 17c amorpher neutraler Materie aus.
In Fig. 3e ist der vordere Bereich 15c der Einschußkanone
gezeigt, bei dem der Innenleiter 3c fortgelassen ist.
Außerdem sind in diesem Bereich keine Rotationskörper aus
elektrisch leitendem oder nichtleitendem Material vorgese
hen. Das Materiepaket 17c kann direkt als Projektil
verwendet werden, das aus der Einschußkanone gerichtet
ausgestoßen wird.
Die laufende Massezufuhr zu der Plasmabrücke macht es auch
möglich, daß die Magnetfeldkompression bis zum Verlassen
des Materiepaketes 17c ständig ansteigt oder zumindest
gleichbleibend hoch gehalten wird.
In Fig. 4 ist lediglich der vordere Bereich 15d einer
Einschußkanone 1d gezeigt. Die Kompression des Magnetfel
des ist bereits weit fortgeschritten, wobei angenommen
sei, daß sich vor der Plasmabrücke 11d bereits ein relativ
großes Materiepaket 17d angesammelt hat. Zur Formung der
Vorderfront des Materiepaketes 17d ist noch ein kegel
stumpfförmiger Rotationskörper 14d aus nichtleitendem
Material vorgesehen, der den Innenleiter 3d umgibt. Im
vorderen Bereich 15d verjüngt sich der Innenquerschnitt
des Außenleiters 2d, wodurch sich die Geschwindigkeit der
Plasmabrücke 11d und des Materiepaketes 17d erhöht. In
diesem sich verjüngenden Bereich wird auch die Belegung
des Außenleiters mit Sprengstoff 4d erhöht. Durch diese
Maßnahmen wird insgesamt die Energiezufuhr auf die
Plasmabrücke und das Materiepaket größer. In dem verengten
Querschnitt des Außenleiters 2d ist ein Projektil 18d aus
einem Nichtleiter gelagert, dessen Masse so bemessen ist,
daß eine optimale Impulsübertragung der darauf prallenden
Materieströmung aus dem Paket 17c und der Plasmabrücke 11c
gewährleistet ist. Der Innenleiter 3d endet im Bereich des
Projektils 18d.
Eine derartige Ausführung des vorderen Bereiches der
Einschußkanone ist auch für die obigen Ausführungsformen
gemäß den Fig. 1 bis 3 möglich.
In Fig. 5 ist der vordere Bereich 15e einer weiteren
Einschußkanone 1e gezeigt. Der Außenleiter 2e verjüngt
sich in diesem Bereich auf einen geringeren Querschnitt,
wobei in dem Teil geringeren Querschnitts ein Projektil
18d aus elektrisch nichtleitendem Material angeordnet ist.
Der Innenleiter 3e endet bereits dort, wo sich der
Außenleiter verjüngt, so daß die Funktion des Innenleiters
3e ab diesem Punkt von dem durch das Magnetfeld
gestreckten Teil der Plasmabrücke 11e übernommen wird. Die
Plasmabrücke 11e schiebt ein großes Paket 17e amorpher
neutraler Materie vor sich her, dessen Impuls auf das
Projektil 18d übertragen wird und dieses aus der Kanone 1e
austreibt. Kurz vor der in Fig. 5 gezeigten Ruhelage des
Projektils 18d endet der Außenleiter 2e, der sich daran
anschließende Lauf 19e ist aus hochfestem Material;
außerdem wird der Sprengstoffmantel 4e mit einer Außenver
dämmung 20e umhüllt, um in der Endphase die Energieüber
tragung zu verbessern.
Auch wenn bei den beiden Ausführungsformen gemäß den
Fig. 4 und 5 beim Auftreffen des Materiepaketes 17d
bzw. 17e auf das Projektil 18d bzw. 18e dieses durch die
hohen Stoßbelastungen desintegriert wird, so wird insge
samt ein hyperschneller amorpher Materiestrom ausreichen
der Masse und Ausrichtung erzeugt, um z. B. im Vakuum über
weite Entfernungen Wirkungen zu erzielen.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des
vorderen Bereiches 15f einer Einschußkanone 1f darge
stellt. Auch dieser Bereich kann als Abschlußbereich einer
Einschußkanone gemäß den Fig. 1 bis 3 dienen. Bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 verjüngt sich wiederum
der Außenleiter 2f, wobei in dem sich verjüngenden Bereich
der Innenleiter 3f endet. Vor der Plasmabrücke 11f wird
ein Materiepaket 17f vorhergeschoben, das in den Lauf 19f
mit geringem Querschnitt eindringt und dort auf ein
Projektil aus Hartmetall trifft. Der Lauf 19f besteht aus
einem äußeren Stahlmantel 20f und einer inneren Keramik
auskleidung 21f. Durch die Ausbildung des Projektiles 18f
als elektrischer Leiter wird vermieden, daß dieses Projekt
hier mit zu hohen Strömen beaufschlagt und belastet wird,
insbesondere in den Fällen, in denen das Projektil direkt
mit Plasma in Berührung kommt, d. h. dann, wenn längs der
Kompressionsstrecke keine Rotationskörper die Scheiben
oder dergleichen aus nichtleitenden Materialien angeordnet
sind.
Generell kann bei den Ausführungsbeispielen gemäß den
Fig. 4 bis 6 das vorwärtsströmende hyperschnelle
Materiepaket 17d, 17e oder 17f auch nur aus leitendem
Plasma bestehen, so daß in diesen Fällen die anfängliche
Kompressionsstrecke entsprechend Fig. 1a bis 1d ausge
bildet ist.
Claims (16)
1. Einschußkanone für eine zu beschleunigende Masse,
mit einem Koaxialsystem aus Außen- und Innenleiter, die an einer
Seite durch eine das Koaxialsystem abschließende
Kurzschlußbrücke elektrisch miteinander verbunden sind, mit
einer Einrichtung zum Einspeisen eines Stromimpulses in das
Koaxialsystem an dessen anderer Seite, mit einer längs des
Koaxialsystems ausgerichteten Sprengladung und einer in der Nähe
der Einspeisestelle für den Stromimpuls gelegenen
Zündeinrichtung für die Sprengladung, die nach Einspeisen des
Stromimpulses betätigt wird, wodurch die Detonationsfront der
Sprengladung in Richtung auf die Kurzschlußbrücke des
Koaxialsystems läuft und dabei längs der Kompressionsstrecke
Außen- und Innenleiter bis zum elektrischen Kurzsschluß
miteinander verbindet (Magnetfeldkompression), dadurch
gekennzeichnet, daß das Koaxialsystem (2a bis 2f, 3a bis 3f) in
Laufrichtung der Detonationsfront (12a bis 12f) über die
Kurzschlußbrücke (9, 9a, 9c) hinaus verlängert ist, daß die
Kurzschlußbrücke (9a, 9c) aus einem bei Einspeisen des
Stromimpulses in den Plasmazustand übergehenden elektrisch
leitenden Material ist, das eine Plasmabrücke (11a bis 11f)
zwischen Außen- und Innenleiter (2a bis 2f, 3a bis 3f) bildet,
und daß zur Verlängerung der Kompressionsstrecke in Laufrichtung
der Detonationsfront (12a bis 12f) der Sprengladung (4a bis 4f)
anschließend an die Kurzschlußbrücke (9a, 9c) zumindest ein
Rotationskörper (13a, b, c, 14a, b, c, d, 16c) vorgesehen ist, der
Außen- und Innenleiter (2a bis 2f, 3a bis 3f) elektrisch nicht
verbindet, jedoch beim Vorlaufen der Plasmabrücke (11a bis 11f)
in diese einbezogen wird.
2. Kanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationskörper (13, 14, 16) aus elektrisch leitendem Material
sind.
3. Kanone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationskörper (13a) abwechselnd nur mit dem Innenleiter
(3a) oder nur mit dem Außenleiter (2a) elektrisch leitend
verbunden sind.
4. Kanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotationskörper (13c, 14c, 16c) aus elektrisch
nichtleitendem Material sind.
5. Kanone nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper dünne Scheiben
(13) bzw. Kegelstümpfe (14) sind.
6. Kanone nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationskörper (16c) aus
mehreren Materialschichten aufgebaut sind.
7. Kanone nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Rotationskörper
(13b) kein Innenleiter für das Koaxialsystem (1b) mehr
vorgesehen ist.
8. Kanone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Außenleiter (2d, e, f) sich im vorderen
Teil (15d, e, f) der Kompressionsstrecke verjüngt.
9. Kanone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Innenleiter (3d) nach der Verjüngung des Außenleiters (2f)
endet.
10. Kanone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenleiter (3f) im Bereich der Verjüngung des
Außenleiters (2f) endet.
11. Kanone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenleiter (2e) vor der Verjüngung des Außenleiters
(2e) endet.
12. Kanone nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Belegung der Kompressionsstrecke
mit der Sprengladung (4a bis 4f) im vorderen Teil (15d) der
Kompressionsstrecke pro Längeneinheit zunimmt.
13. Kanone nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil (15e) der
Kompressionsstrecke mit einer äußeren Verdämmung (20e) umgeben
ist.
14. Kanone nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß in dem vorderen Teil (15d, e, f) der
Kompressionsstrecke ein zu beschleunigendes Projektil (18d, e, f)
eingebracht ist.
15. Kanone nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Projektil (18d, e) aus elektrisch nichtleitendem Material
ist.
16. Kanone nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Projektil ein Hartmetallprojektil ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863608840 DE3608840A1 (de) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | Einschusskanone mit elektromagnetischem beschleunigungssystem |
US07/035,019 US4972757A (en) | 1986-03-17 | 1987-03-13 | Ranging gun with electromagnetic acceleration system |
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