DE934996C - Vortriebseinrichtung fuer Raketengeschosse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vortriebseinrichtung für Raketengeschosse. Man unterscheidet zwei Arten von Selbstvortriebsgeschossen, und zwar solche, die der Vortriebswirkung auf einem beträchtlichen Teil ihres freien Flugweges unterworfen sind, wie z. B. die Flugzeugraketen, und solche, die mit Hilfe einer Abschußwaffe ab>geschossen werden, und nur während ihrer Bewegung innerhalb des sie führenden Abschußrohres der ίο Vortriebswirkung unterliegen.

Während die zuerst genannten Geschosse eine hohe Geschwindigkeit erhalten können, weil sie während einer langen Zeit beschleunigt werden, zeichnen sich die anderen Geschosse trotz niedrigerer Geschwindigkeit durch eine geringere Streuung aus, 'da sie sich nach dem Aufhören der Vortriebswirkung am Ende des Abschußrohres ballistisch wie normale Geschosse verhalten.

Die Erfindung betrifft Vortriebseinrichtungen für die zweite Geschoß art, in denen vorzugsweise kolloidales Pulver verwendet wird, das· sich einerseits durch hohe Zündgeschwindigkeit und andererseits durch Verbrennungs drücke von 200¹ bis 300 kg/cm² auszeichnet.

Es ist bekannt, Pulverstäbe zu verwenden, deren geometrische Form während des Abbrennens eine im wesentlichen, gleichbleibende Verbrennungsoberfläche beibehält. Man hat hierfür die verschieden-

sten Vorschläge gemacht. Am besten haben sich Bündel rohrförniiger Stäbe bewahrt. Man. kann auch einen, einzigen rohrförmigen Stab verwenden. Zur Verminderung der Brenndauer einer bestimmten Pulvermenge und zur Erhöhung" des Höchstdruckes muß man zwangsweise die Oberfläche der Stäbe vergrößern. Dadurch ergibt sich, aber eine größere Zerbrechlichkeit der Ladung. Der Druck kann in .nur ein, oder zwei Hundertsteln ίο einer Sekunde seinen Höchstwert erreichen. Die einzelnen Teile der Ladung werden daher Stößen ausgesetzt, durch die sie leicht voneinander gelöst werden können. Versuche haben auch gezeigt, daß diese Erscheinungen sehr stark vom der Art der Zündung und, der Lage der Zündladung zur Vortriebsladung abhängen.

Andererseits erhöht sich die Zerbrechlichkeit der Ladung während des Abbrennens des Pulvers·, wenn es in parallelen Lagen angeordnet ist, weil sich die rohrförmigen Stäbe schließlich in unvorhersehbarer und unregelmäßiger Weise voneinander trennen. Daher ist der Druckverlauf nicht immer genau wiederholbar und das Vortriebsgesetz nicht bei allen Geschossen das gleiche.

Außerdem können die Düsen der Vortriebseinriehtung durch Pulverteilchen teilweise zugesetzt werden, was selbst, wenn es nur sehr kurz geschieht, schon genügt, um eine die Treffsicherheit beeinträchtigende Asymmetrie des Vortriebs zu erhalten, sofern sie sich noch auswirkt, wenn das Geschoß das Rohr bereits verlassen hai. Auch vermindert jedes Pulverteilchen, das von den Pulvergasen in unverbranntem Zustand durch die Düsen nach außen getrieben wird, die Vortriebsleistung bedeutend.

Schließlich muß bei Austreten unverbrannter Teile aus den Düsen der ein solches Geschoß mit einem Rohr abschießende Schütze durch entsprechende Einrichtungen, wie Schilde, Ablenker, Handschuhe od. dgl., geschützt werden, denn wenn ein Selbstvortriebsgeschoß Geschwindigkeiten von 200 bis 250 m/sec erreichen soll, muß seine Vortriebsladung noch einige Meter nach dem Verlassen des Rohres brennen.

Man hat bereits zur Vermeidung dieser· Nachteile vorgeschlagen, in die Vortriebseinrichtung ein Sieb einzubauen, das die unverbrannten Teilchen zurückhält. Aber die bisher vorgesehenen Siebe haben nur eine unvollständige Lösung des Problems gebracht. Denn wenn die Löcher des Siebes zu groß sind, so erfüllt es seine Aufgabe unvollständig, weil es kleinere Teilchen durchläßt, während es sich bei kleineren Löchern leicht zusetzt und dann einen unregelmäßigen und gegebenenfalls unsymmetrisehen Gasaustritt aus den Düsen hervorruft.

Die Erfindung betrifft eine Vortriebseinrichtung mit einem zylindrischen Behälter, der die Vortriebsladung, eine Zündladung, am hinteren Ende eine oder mehrere Düsen und ein sich nach vorn erweiterndes, im wesentlichen konisches Sieb enthält, das zwischen der Vortriebsladung und der Düse oder den Düsen angeordnet ist. Diese Vortriebseinrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das mit einer großen Zahl kleiner Löcher versehene Sieb mit seinem hinteren engen Teil die Zündladung hoher Wärmeentwicklung umschließt. Dadurch wird das Sieb durch den beim Abschuß aus der Zündladung kommenden Feuerstrahl stark erhitzt, ehe die Vortriebsladung gezündet wird. Werden dann bei der Verbrennung der Vortriebsladung unverbrannte Teile mit den Verbrennungsgasen auf dem Wege zu den Düsen mitgerissen, so gelangen diese gegen das Sieb, das sie zurückhält, aber infolge seiner hohen Temperatur auch sofort zündet, so daß ein Zusetzen des Siebes nicht stattfinden kann. ·

Die Länge der Zündladung ist vorzugsweise geringer als die des Siebes, während sich die Vortriebsladung mit ihrem hinteren Ende auf dem vorderen, weiteren Ende des Siebes nach hinten abstützt. Damit sich die Vortriebsladung gegen das Sieb selbst abstützen kann, ist der Außendurchmesser des Siebes an seinem vorderen Ende der lichten Weite des zylindrischen Behälters angepaßt und mit einem schmalen Flansch versehen. Infolge dieser Ausbildung können sich die von der Zündiadung" kommenden Feuergase ungehindert über den ganzen Querschnitt des Behälters und damit der Vortriebsladung ausbreiten, so daß die Gefahr einer Beschädigung der Ladung durch starke Stöße gering ist. Auch kann die Ladung von praktisch der gesamten hinteren Stirnfläche aus durch den Feuerstrahl der Zündladung gezündet werden. Außerdem hat, wie Versuche ergeben haben, die Vereinigung einer Zündladung hoher Wärmeentwicklung mit einem Sieb der beschriebenen Art den Vorteil, daß auch kleine unverbrannte Teile durch dieses Sieb zurückgehalten und infolge der hohen Temperatur des Siebes noch verbrannt werden. Übrigens ergibt die Vortriebseinrichtung nach der Erfindung auch einen erhöhten Druck, der eine Beschleunigung des Verbrennungsvorganges nach sich zieht und damit eine Abkürzung der Gesamtdauer des Vortriebs.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Sieb pro cm² mindestens 15 Löcher hat, deren Durchmesser weniger als 2 mm beträgt. Diese Werte gelten vorzugsweise für, Vortriebsdrücke von 200 bis 300 kg/cm². Damit das Ausströmen der Gase nicht unzulässig behindert wird, muß das Sieb bei Geschossen normaler Größe mindestens 600 solcher Löcher aufweisen.

Durch wiederholte Versuche konnte festgestellt werden, daß Teilchen, die kleiner als diese Löcher sind, nur einen vernachlässigbaren Teil in den Vortriebsgasen darstellen und im übrigen auch auf dem Wege von dem Sieb bis zur Mündung der Düse oder Düsen verbrennen, insbesondere nachdem sie die engste Stelle der Düsen passiert haben, an der die Gastemperatur am höchsten ist.

Es ist auch noch zu erwähnen, daß die geringe röße der Löcher eine Ablenkung der von der Zündladung kommenden Flamme in den das Sieb umgebenden Raum verhindert, was bei größeren Löchern nicht der Fall ist. Dies stellt einen weiteren wesentichenVorteil derEinrichtungnach der Erfindung dar.

Die Konizität des Siebes ist ebenfalls von Einfluß auf die Wirkungsweise der Einrichtung. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Winkel der Erzeugenden der Siebfläche zur Siebachse zwischen 3 und io°, insbesondere 6 bis 7°, zu wählen. In diesem Fall¹ werden die unverbrannten Teile, nachdem sie auf den weiteren Teil des Siebes gestoßen sind, aber nicht durch die Löcher hindurch konnten, in brennendem Zustand in Richtung auf das engere ίο Ende an dem Sieb entlang bewegt, wo eine geringere Gefahr einer störenden Verstopfung des Siebes gegeben ist.

Die wirksame Fläche des Siebes, die von der Konizität abhängt, deren Grenzen dem normalerweise erforderlichen Vortriebsdruck von 200 bis 300 kg/cm² angepaßt werden, kann auch vergrößert werden, wenn es sich als nützlich herausstellt, den Vortriebsdruck zur Erzielung einer größeren Abschußbeschleunigung des Geschosses zu erhöhen.

In der Zeichnung ist die Erfindung erläutert, und zwar zeigt

Fig. ι ein Druck-Zeit-Diagramm der Vortriebseinrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 einen axialen Schnitt durch den hinteren Teil der Vortriebseinrichtung.

In dem Diagramm zeigt die gestrichelte Linie den zeitlichen Verlauf des Verbrennungsdruckes in der Brennkammer einer normalen Pulver-Vortriebseinrichtung. Die ausgezogene Linie zeigt dagegen den Druckverlauf im Innern einer Vortriebseinrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In beiden Fällen sind abgesehen von der verschiedenen Bauart im übrigen die gleichen Bedingungen eingehalten.

Man erkennt, daß die Vortriebseinrichtung nach der Erfindung in dem Brennraum einen höheren Maximaldruck P₂ erzielt als der Höchstdruck P₁, wie er bei der normalen Einrichtung erreichbar ist. Dabei ist die Dauer t₂ der Verbrennung kürzer als die Dauer t_± bei der normalen Einrichtung.

Die in Fig. 2 dargestellte Vortriebseinrichtung

besteht aus einem zylindrischen Behälter 1 und einer Vortriebsladung, die aus rohrförmigen Stäben 2 aus Pulver besteht, die rundherum an der Behälterwandung angeordnet sind. Man kann aber auch noch in ihrer Mitte einen weiteren solchen Stab vorsehen. Die Stäbe haben zur Erzielung eines guten Druckausgleichs während der Verbrennung seitliche Löcher 3.

Zwischen dieser Vortriebslädung 2 und dem am hinteren Ende des zylindrischen Behälters 1 vorgesehenen Mundstück 5 ist ein trichterförmiges Sieb 4 angeordnet, das sich nach hinten verjüngt und mit einem kurzen zylindrischen Ansatz 7 in eine entsprechende Ausnehmung 8 des Mundstücks 5 eingepreßt ist. Das vordere, weitere Ende des Siebes weist einen nach außen gerichteten Flansch 9 auf, dessen Durchmesser der lichten Weite des Behälters 1 entspricht. Gegen diesen Flansch stützen sich die rohrförmigen Stäbe 2 der Vortriebsladung mit einem Teil ihrer hinteren Stirnfläche ab. In dem Mundstück 5 sind im Kreise mehrere Venturi-Düsen 6 vorgesehen, und in der Mitte ist eine Metallhülse 11 eingeschraubt, die den Zünder 10 hält. Der Zünder ragt nach vorn in das konsiche Sieb 4 hinein, während die zugehörige Zündpille 12 nach hinten über das Mundstück 5 vorsteht.

Die Länge des in das konische Sieb 4 hineinragenden Teils des Zünders 10 ist geringer als die des Siebes und vorzugsweise geringer als die Hälfte der Sieblänge. Daraus ergibt sich, daß der größte Teil des Innenraums des Siebes 4 nicht von dem Zünder in Anspruch genommen ist und daß ein beträchtlicher freier Raum den Zünder von der Vortriebsladung 2 trennt.

Die Zahl der Sieblöcher 13 ist bei der tatsächlichen Ausführung wesentlich größer als dargestellt. Auf den cm² kommen etwa 15 Löcher mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm. Diese Abmessungen sind besonders für eine Vortriebsladung geeignet, die einen Maximaldruck von 200 bis 300 kg/cm² ergibt. Versuche mit einem Sieb von 40 mm Innendurchmesser am weiteren Ende und der doppelten Höhe haben ergeben, daß das Sieb mindestens 600, vorzugsweise aber mehr als 1000 Löcher der angegebenen Größe haben muß. Die Konizität des Siebes 4 oder der Winkel, den eine Erzeugende mit der Achse bildet, beträgt vorzugsweise 6 bis 7°, kann aber je nach den Arbeitsbedingungen der Vortriebsladung (Verbrennungsdruck, Abmessungen des Behälters usw.) zwischen 3 und io° liegen.

Die Düsen 6 des Mundstücks 5 sind durch dünne Scheiben 15 abgeschlossen, die bei einem bestimmten Druck nachgeben und damit den Beginn des Vortriebs bestimmen. Ist die beschriebene Vortriebseinrichtung für ein Geschoß bestimmt, so weist sie zusätzlich noch ein Leitwerk auf, das aus mehreren Flügeln 16 besteht, die außen um den Behälter 1 herum an diesem befestigt sind. Die nach hinten über das Mundstück 5 vorstehende Zündpille 12 wird dann durch einen Schlagbolzen zur Zündung gebracht und zündet ihrerseits die Zündladung 10, die einen Zündstoff enthält, der große Wärmemengen freigibt, z. B. eine Aluminium-Thermit-Pulvermischung.

Beim Abschuß wird die Zündpille 12 angeschlagen. Sie zündet die Zündladung 10, und der aus ihr herausschießende Feuerstrahl, den das Sieb 4 zu der Vortriebsladung führt, dringt zwischen und in die Pulverstäbe 2 ein und zündet sie von ihren Außen- und Innenflächen sowie von ihren hinteren Stirnflächen her. Dieser Vorgang ergibt eine Erhitzung des Siebes 4. Der geringe Durchmesser der Sieblöcher 13 verhindert dabei, daß der ■ von der Zündladung 10 kommende Feuerstrahl auch nur teilweise in den zwischen dem Sieb und der Behälterwand vorhandenen Ringraum 14 gelangt.

Die Vortriebsgase, die beim Verbrennen der Vortriebsladung 2 entstehen, sowie die von ihnen mitgerissenen Pulverteilchen treffen auf ihrem Weg zu den Düsen 6 auf das Sieb, das die Gase hindurchläßt, während es die unverbrannten Teilchen zurückhält und deren Verbrennung infolge seiner vorherigen Erhitzung beschleunigt. Hat der Druck in

dem Ringraum 14 einen bestimmten Wert erreicht, so geben die Scheiben 15 nach, so daß die Gase durch die Düsen austreten können. ,

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vortriebseinrichtung für Raketengeschosse mit einem zylindrischen Behälter, der die Vortriebsladung, eine Zündladung, am hinteren Ende eine oder mehrere Düsen und zwischen diesen und der Vortriebsladung ein sich nach vorn erweiterndes, im wesentlichen konisches Metallsieb enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer großen Zahl kleiner Löcher (13) versehene Sieb (4) mit seinem engen hinteren Teil die Zündladung (10) hoher Wärmeentwicklung umschließt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung (10) nur über einen Teil, vorzugsweise über weniger als die Hälfte der Länge des Siebes (4) von hinten in den Innenraum des Siebes hineinragt, während sich die Vortriebsladung (2) nach hinten etwa in Höhe des vorderen Endes (9) des Siebes abstützt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Rand des Siebes

(4) mit einem Flansch (9) von etwa dem Durchmesser des Behälters (1) versehen ist, gegen den sich die Pulverstäbe der Vortriebsladung so abstützen, daß ihre hinteren Stirnflächen möglichst wenig gegen den Angriff des von der Zündladung (10) kommenden Feuerstrahls abgedeckt sind.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (4) für Vortriebsdrücke von 200 bis 300 kg/cm² auf den cm² mindestens 15 Löcher (13) mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm aufweist.

5. Einrichtung riach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (4) mindestens 600 Löcher (13) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Erzeugenden des konischen Siebes (4) mit der Siebachse zwischen 3 und io°, vorzugsweise 6 bis 7° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©50957111.55