DE4105589A1 - Abschussvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abschuß von Projektilen durch ein elektrisch aufgeheiztes Plasma nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 38 14 332 bekannt. Die Patrone besteht dabei aus einer elektrisch nichtleitenden Hülse, die das zu einem niedrigmolekularem Gas zerfallende Material als Flüssigkeit oder Pulver enthält, sowie aus dem Projektil, das zugleich die mündungsseitige Elektrode bildet. Dazu ist das Projektil über einen Draht mit einem Kontakt an der Abschußrohrmündung verbunden und becherförmig ausgebildet, um den Draht beim Abschuß einzusammeln. Dadurch erhält das Projektil eine aerodynamisch sehr ungünstige Form. Auch wird die Handhabung dadurch erschwert, daß der Draht an der Rohrmündung fixiert und kontaktiert werden muß. Ferner kann nur ein dünner und damit ein einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweisender Draht mit dem becherförmigen Projektil eingesammelt werden.

Nach der DE-OS 38 16 300 stößt ein Ende des Stromleiters, das durch den Boden der Patrone ragt, an die mündungsseitige Stirnseite des Brennraumgehäuses an. Auch diese Art der Kontaktierung führt zu einem großen elektrischen Widerstand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute und zu handhabende Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bereitzustellen, bei der ein geringer elektrischer Widerstand der Kontaktierung des Stromleiters gewährleistet ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Abschußvorrichtung erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

Da erfindungsgemäß der Stromleiter aus mehreren Strängen oder Fäden besteht, die sich am mündungsseitigen Ende der Patrone radial oder sternförmig nach außen zu der mündungsseitigen, ringförmigen Elektrode erstrecken, wird eine große Anzahl von Kontakten zwischen der Elektrode und dem Stromleiter hergestellt, die zu einem entsprechend geringen elektrischen Kontaktierungswiderstand führen.

Auch können die Stränge des Stromleiters sich am verschlußseitigen Ende der Patrone radial nach außen erstrecken, um eine bessere Kontaktierung mit der verschlußseitigen Elektrode sicherzustellen.

Die einzelnen Stränge des Stromleiters können aus einem Metalldraht gebildet sein. Da der Stromleiter in ein Plasma übergeführt wird, sollte dabei ein Metall mit geringem Atomgewicht verwendet werden, vorzugsweise Aluminium oder Lithium.

Besonders bevorzugt ist jedoch ein Stromleiter, bei dem die einzelnen Stränge aus Kohlenstoff-Fasern bestehen. Kohlenstoff-Fasern besitzen nämlich eine relativ hohe Sublimationstemperatur von über 3000°C. Das heißt, es fließt Strom durch die Kohlenstoff-Fasern, bis diese hohe Sublimationstemperatur erreicht ist, also eine Temperatur nahe der Plasmatemperatur. Dadurch wird aus den Kohlenstoff-Fasern ein Lichtbogen oder Plasmakanal gebildet, der für den Zerfall des den Plasmakanal umgebenden Materials in ein niedrigmolekulares Gas sorgt, aus dem weiteres Plasma gebildet wird. Zugleich besitzt Kohlenstoff ein niedriges und damit für die Plasmabildung günstiges Atomgewicht.

Zur besseren Kontaktierung mit den Elektroden können die Kohlenstoff-Fasern metallisiert sein, beispielsweise mit einer leitfähigen Paste.

Um die Kontaktfläche zwischen der mündungsseitigen, ringförmigen Elektrode und dem Stromleiter zu vergrößern und damit den elektrischen Widerstand weiter herabzusetzen, können die einzelnen Stränge, die sich an der Stirnseite sternförmig von der Längsachse der Patrone nach außen erstrecken, rechtwinklig umgebogen sein, und zwar entweder zur Patrone hin, also auf die Patronenumfangsfläche, oder von der Patrone weg, so daß sie von der Patrone nach vorne zur Mündung des Abschußrohres ragen. Der Widerstand kann damit bis in den Milliohm-Bereich herabgesetzt werden.

Das Material, das unter der Einwirkung des Lichtbogens zu einem niedrigmolekularen Gas zerfällt, weist vorzugsweise einen hohen Wasserstoffanteil auf. Es kann eine Flüssigkeit, beispielsweise niedrigmolekularer Alkohol, wie Propanol, sein.

Ein niedriges Molekular- bzw. Atomgewicht des Gases, zu dem das Material unter der Einwirkung des Lichtbogens zerfällt, ist von Bedeutung, damit das Plasma keinen zu hohen Anteil an kinetischer Energie aufnimmt, der der kinetischen Energie des Projektils entzogen wird.

Ein besonders bevorzugtes Material ist Wachs. Das heißt, die Patrone weist vorzugsweise keine Hülse auf, sondern ist als Wachskerze ausgebildet, durch die sich der Stromleiter wie ein Docht erstreckt. Als Wachs kann z. B. Polyäthylenwachs oder Paraffinwachs verwendet werden.

Durch die Verwendung einer solchen Kerze kann der gesamte Innendurchmesser der Brennkammer mit einem zur Plasmabildung geeigneten Material ausgefüllt werden. Zugleich verbrennt das Wachs rückstandslos, so daß der Brennraum nicht verunreinigt wird.

Ferner ist bei der Verwendung von Polyäthylenpulver beobachtet worden, daß beim Zünden ein großer Teil aus der Mündung austritt, ohne ein Plasma zu bilden. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Wachskerze ebenfalls verhindert.

Ein weiterer Vorteil der Wachskerze besteht darin, daß leicht oxidierbare Metalle mit niedrigem Atomgewicht, wie Lithium, als Stromleiter verwendet werden können, da sie durch die Einbettung in das Wachs der oxydierenden Einwirkung der Umgebung entzogen werden.

Darüber hinaus ist Wachs leicht zu bearbeiten. So lassen sich die Stränge bzw. Kohlenstoff-Fasern an der oder den Stirnseiten sowie ggf. an dem mündungsseitigen Umfangsabschnitt der Kerze leicht in das Wachs eindrücken.

Der Außendurchmesser der Kerze ist vorzugsweise etwas kleiner als der Innendurchmesser des Brennraumes oder es ist eine Nut an der Seite der Kerze vorgesehen, damit die Luft aus dem Brennraum austreten kann, wenn eine Kerze mündungsseitig eingeführt wird. Durch Nachdrücken der Kerze kann dann der Brennraum voll ausgefüllt werden.

Die Kerze weist einen dem Innendurchmesser des Brennraumes angepaßten Außendurchmesser auf und ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Sie braucht jedoch nicht zylindrisch und nicht als Vollkörper ausgebildet zu sein. Vielmehr kann die Kerze sowohl an ihrer Außenseite wie im Innern Aussparungen aufweisen.

Beispielsweise kann sie eine sich zur Mündung hin erweiternde kegelförnige Innenausnehmung besitzen, die beispielsweise mit einem anderen Material als Wachs gefüllt ist. Auf diese Weise kann die Innenballistik optimiert werden. Wenn an der Außenseite Aussparungen vorgesehen sind, also die Kerze nur über einen Teil und nicht über ihre gesamte Länge an der Brennraumwand anliegt, muß lediglich die Positionierung der Kerze im Brennraum sichergestellt sein, insbesondere im Hinblick auf die Kontaktierung der Elektroden mit dem Stromleiter.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschußvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Brennraum der Abschußvorrichtung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Stirnseite der Patrone.

Die Abschußvorrichtung weist danach ein Brennraumgehäuse 1, z. B. aus Stahl, auf, das aus den beiden beispielsweise durch die Verschraubung 2 verbundenen Teilen 3 und 4 besteht.

Das Teil 3 ist durch den Boden 5 verschlossen, der mit einer koaxialen Öffnung 6 versehen ist. An den Boden 7 des Teils 4 schließt sich das Abschußrohr 8 an, in dem sich das Projektil 9 befindet.

In dem Gehäuse 1 ist auf der Verschlußseite, also der Seite des Bodens 5 des Teils 3, eine Elektrode 10 (z. B. Kathode) angeordnet, ferner eine Hülse 11, die den Brennraum 12 umgibt.

Die Elektrode 10 besteht beispielsweise aus Stahl, Wolfram oder einer Kupfer/Wolfram-Legierung oder einem anderen hochschmelzenden Metall oder Metall-Legierung. Die Hülse 11 besteht beispielsweise aus einem relativ temperaturfesten Kunststoff, wie hochmolekularen Polyäthylen.

Die Elektrode 10 weist eine pilzförmige Verdickung 13 auf, von der ein Zapfen 14 in die Hülse 11 ragt, während ein weiterer Zapfen 15 auf der anderen Seite der Verdickung 13 durch die Öffnung 6 in den Boden 5 nach außen ragt, um mit einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden zu werden. Der Raum zwischen der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 1 und der Öffnung 6 im Boden 5 des Gehäuseteils 3 und der koaxial angeordneten Elektrode 10 sowie der koaxial angeordneten Hülse 11 ist mit einer elektrischen Isolierung 16 gefüllt, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Kunststoff.

Der Boden 7 des Gehäuseteils 4 weist eine koaxiale Bohrung 17 auf, deren Durchmesser dem Innendurchmesser der Hülse entspricht. Der Innendurchmesser der Hülse 11 bzw. der Bohrung 17 ist jedoch deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Abschußrohres 8, also das Kaliber des Projektils 9.

Der Boden 7, der die mündungsseitige, ringförmige Elektrode (z. B. Anode) der Abschußvorrichtung bildet, ist mit dem anderen Pol der erwähnten Stromquelle verbindbar, beispielsweise durch eine Leitung, die an das Gehäuse 1 angeschlossen ist.

In der Hülse 11 bzw. dem Brennraum 12 ist eine Patrone 18 angeordnet, die über das Abschußrohr 8 und die Bohrung 17 im Boden 7 des Gehäuseteils 4 eingeführt wird. Die Patrone 18 ist als Wachskerze ausgebildet, liegt mit ihrer Umfangsfläche an der Umfangswand der Hülse 11 dicht an und erstreckt sich von ihrem einen verjüngten Ende, das durch einen Innenring 19 der Hülse 11 gesteckt ist, von der einen Elektrode 10 bis in die Bohrung 17 im Boden 7 des Gehäuseteils 4, also in die andere ringförmige Elektrode.

In der Seele oder der Längsachse der Patrone oder Kerze 18 ist ein Stromleiter 20 angeordnet, der aus mehreren Strängen, z. B. mehreren Kohlestoff-Fasern 21 besteht.

An der dem Abschußrohr 8 zugewandten, also mündungsseitigen Stirnseite der Patrone 18 verlaufen die Stränge bzw. Kohlenstoff-Fasern 21 von der Patronenlängsachse radial oder sternförmig nach außen (Fig. 2) und sind dann auf die Außenumfangsfläche der Patrone 18 rechtwinklig umgebogen. Damit wird eine relativ große Kontaktfläche zwischen dem Stromleiter 20 bzw. den Kohlestoff-Fasern 21, aus denen der Stromleiter 20 besteht, und der durch den Boden 7 des Gehäuseteils 4 gebildeten ringförmigen mündungsseitigen Elektrode erzielt.

Mit ihrer verschlußseitigen Stirnseite liegt die Patrone 18 an der Stirnseite der Elektrode 10 an, wobei die Kohlenstoff-Fasern 21 auch an diesem Ende radial oder sternförmig nach außen verlaufen, um eine möglichst große Kontaktfläche zu erhalten.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Abschuß von Projektilen durch ein elektrisch aufgeheiztes Plasma mit einem Brennraum mit einer mündungsseitigen und einer verschlußseitigen Elektrode, zwischen denen ein das Plasma erzeugender Lichtbogen brennt, und mit einer in den Brennraum einführbaren Patrone, die ein Material, das unter der Einwirkung des Lichtbogens in ein niedrigmolekulares Gas zerfällt sowie in ihrer Längsachse einen Stromleiter enthält, der die beiden Elektroden verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die mündungsseitige Elektrode ringförmig um das mündungsseitige Ende der Patrone (18) angeordnet ist, und daß der Stromleiter (20) aus mehreren Strängen (21) besteht, die sich am mündungsseitigen Ende der Patrone (18) von der Längsachse radial zu der ringförmigen Elektrode erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stränge (21), aus denen der Stromleiter (20) besteht, auch am verschlußseitigen Ende der Patrone (18) von der Längsachse radial nach außen erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich radial zur ringförmigen Elektrode erstreckenden Stränge (21) an ihrem Ende rechtwinklig umgebogen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stränge (21) des Stromleiters (20) aus Kohlenstoff-Fasern bestehen.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (18) als Wachs-Kerze ausgebildet ist.