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Einrichtung zur Laufkühlung von Sehnellfeuerwaffen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Laufkühlung von Schnellfeuerwaffen, bei welcher die Pulvergase vorerst adiabatisch (isenthalpiseh) expandieren und dann durch Injektorwirkung Kühlluft ansaugen.
Es sind bereits Einrichtungen für die Laufkühlung von Schnellfeuerwaffen bekannt, bei welchen die Energie der den Lauf verlassenden Pulvergase an der Laufaustrittsseite ausgenützt wird, wobei diese Gase in einer am Laufende vorgesehenen Kammer einer Entspannung ohne äussere Arbeit unter- worfen werden. Hierauf strömen diese Gase durch eine Düse und saugen Kühlluft durch den um den
Lauf angeordneten Kühler. Bei einer andern derartigen Einrichtung werden die Pulvergase zum Betrieb einer Turbine verwendet, die dem Betrieb einer Kühlvorrichtung nutzbar gemacht wird.
Die Erfindung bezweckt nun, die Wirkung solcher Kühleinrichtungen zu erhöhen. Das wesentliche
Kennzeichen der Erfindung besteht dabei darin, dass die der Laufmündung vorgebaute, durch Scheidewände unterteilte Entspannungskammer insbesondere der Länge nach so bemessen ist, dass ihr Volumen ein Vielfaches des Laufbohrungsvolumens darstellt und die an ihrem Ende in der Geschossbahn vorgesehene Düse von der Laufmündung beträchtlich (mindestens 15 Kaliberlängen) entfernt liegt.
Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung haben die durch die Unterteilungswände gebildeten Kammern mehrere Düsen, welche die vom Gasstrahl abgespalteten Gasströme in eine die Entspannungskammer umgebende Ringkammer einleiten. Die erhöhte Zahl der Düsen vergrössert auch die Zahl der Antriebsstellen der Pulvergase auf die durchzusaugende Kühlluft, wodurch eine Verbesserung der Saugwirkung erzielt wird. Die Scheidewände, welche auf dem Wege der Gase vom Laufaustritt bis zur Geschossdüse angeordnet sind, bremsen den Ausfluss der Gase aus dieser Düse, so dass bei entsprechender Bemessung der grösste Teil des Gasvolumen für die Zwecke des Antriebes der Kühlluft verwendet werden kann.
So ist es auch möglich, eine bestimmte Menge Gas von den Kammern aus durch Leitungen entlang des Laufes zu verteilen und zu örtlicher Durehsaugung und Ansaugung zu benützen. Dadurch ist es auch möglich, die Kühlwirkung dort am wirkungsvollsten zu machen, wo die Laufwärme am grössten ist. Eine andere Verbesseunrg der Kühlwirkung besteht darin, dass man einerseits die Entspannungskammer mit Kühlrippen versieht, wodurch die Kammerwandtemperatur herabgesetzt wird (wodurch auch bei entsprechend grosser Schusszahl pro Zeiteinheit Nachzündungen des Gas-Luft-Gemisches vermieden werden können), anderseits die die Kammer umgebende Hülle so formt, und ausgestaltet, dass das austretende Gas-Kühlluft-Gemisch selbst Frichluft an bestimmten Stellen in sich hineinsaugen kann, wodurch man eine weitere Herabsetzung der Zündtemperatur des Gemisches erreicht.
Dabei können für Schnellfeuerwaffen mit beweglichem Lauf die Entspannungskammer, der Kühler und die Vereinigungsorgane fest mit dem Verschlusskasten verbunden werden, wobei zwischen dem Kühler und dem beweglichen Lauf ein Hohlraum geringer Dicke belassen wird, der mit Feilspänen oder ähnlichen kleinen Körpern angefüllt ist, die aus gut wärmeleitendem Material bestehen und dadurch die Laufwärme an den Kühler weiterleiten, ohne dabei die Laufbewegung zu verhindern.
Die Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
Die Fig : 1 und 1 a zeigen im Schnitt durch die Laufachse die Ladungsseite und die Mündungsseite einer solchen KÜhleinrichtung eines Maschinengewehres mit festem Lauf (Typ Hotehkiss). Fig. 2 ist
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Fig. 4 zeigt vergleichsweise im Schnitt die Ladungsseite eines Hotchkisslaufes. Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4. Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform mit beweglichem Lauf. Fig. 7 ist ein Schnitt in grösserem Massstab nach der Linie 7-7 der Fig. 6. Die Fig. 8 und 9 zeigen zwei Anwendungsbeispiele im Querschnitt. Die Fig. 10 und 11 ein anderes Beispiel im Längs-und Querschnitt. Die Fig. 12 zeigt eine Einzelheit im Schnitt.
Gemäss den Fig. 1 und 1 a treten die Pulvergase aus der Mündung des Laufes 1 in ein Gehäuse 2, in welchem sie sich ohne äussere Arbeit entspannen. Soweit sie nicht anderweitig verwendet werden, können sie hierauf durch die Düse 3 am Gehäuseende, austreten. Die Düse 3 wirkt injektorartig zusammen mit einem hülsenförmigen Teil 4 d einer Kammer 4, deren Zweck noch später beschrieben wird. Durch diese Wirkung ist der Austritt eines Gases viel sanfter als an der Laufmündung. Es entsteht ein ununterbrochener Luftzug in dem die Kammer umgebenden Ringraum. Dieser Luftzug wirkt sich auch durch seine entsprechende Verbindung mit den Kühlerkanälen 5 des Laufes 1 in diesem aus.
Gemäss der Erfindung sind im Gehäuse 2 mehrere aneinander anschliessende Einzelkammern 6,7, 7 a, 7 b und 7 c vorgesehen, die durch die Diaphragmen 8 und die entsprechenden Wandteile des Gehäuses 2 gebildet werden. Die Scheidewände haben eine mittlere Öffnung, die das Geschoss und die Gase durchlassen und welche sämtlich eine gemeinsame ideelle Achse haben, die mit der Achse des Laufes zusammenfällt. In der Kammer 6 kann ausserdem noch eine Scheidewand 9 vorgesehen sein, die in der Zeichnung strichpunktiert angegeben und vor der Mündung des Laufes vorgesehen ist. Die Scheidewände haben den Zweck, den Gasstrahl zu zerreissen und behindern den Abfluss durch die Geschoss- düse 3, zum Zweck, denselben möglichst gering zu halten.
Die Scheidewände haben auch eine bestimmte Loehform, die darauf basiert, dass umgebördelte Öffnungen in dem einen Ausflusssinn den Koeffizienten 0'97 und im anderen Sinn den Koeffizienten 0'55 haben, so dass man den Ausfluss in dem einen Sinn wenig, im anderen stark abgebremst erhält. Die Wand 9 vor der Laufmündung erschwert den Rückfluss aus der Kammer 6 in den Lauf, während in der Gegenrichtung die Gase leicht strömen können. Es ist wichtig, dass die Kammer 6 möglichst gross und lang ist. Die Kammern 6,7, 7 a, 7 b und 7 c speisen durch kleine Kanäle Düsen 10, welche in den Ringraum 4 hineinragen und durch welche das Gas in diesen Raum hineinbläst. Durch die verteilte Anordnung dieser Düsen wird eine gute Saugwirkung erzielt.
Im Ausführungsbeispiel gemäss den Fig, 1 a und 3 sind Kühlrippen 2 a auf den äusseren Wänden, also auf den Ringwänden der Kammern 6,7, 7 a, 7 b und 7 c vorgesehen, u. zw. dort, wo die Erwärmung dieser Wände am grössten ist. Diese Kühlrippen haben den Zweck, die Wandtemperatur durch Vorbeistreichen von Kühlluft im Ringraum 4 herabzusetzen. Zur Erhöhung der Wirkung der Düsen 10 und um diese bequem einbauen zu können, hat der Mantel 4 a, der mit der Wand des Gehäuses 2 den Ringraum 4 bildet, Ausweitungen 4 b, in welche die Düsen 10 hineinblasen. In den Ausweitungen 4 b sind auch Rippen 2 a vorgesehen.
Im Querschnitt sind die Ausweitungen 4 b wellenförmig gestaltet, ihre Wände schliessen sich bei 4 c unmittelbar an einen Zylinder 4 d an, in welchen die Düse 3 hineinbläst (Fig. 1 a, 3 und 10). Die Ausweitungen 4 b sind am Ende offen, so dass das Gas-Kühlluft-Gemisch von den Düsen 10 weg geradlinig austreten kann. Dabei sind an geeigneter Stelle Öffnungen vorgesehen, durch die Frischluft in den Gemischstrahl eingesaugt werden kann, so dass dadurch auch eine namhafte Temperatursenkung desselben erzielt wird.
In dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 bis 5 werden die Gase, welche bei einer Schnellfeuerwaffe Typ Hotchkiss den Gaskolben 13 betätigen, in dem Rohr 14 aufgefangen. Durch dieses Rohr 14, sowie durch eine Düse 16 gelangen die Gase in den Raum 4 und verstärken dort die Saugwirkung. Der bei dieser Schnellfeuerwaffentype bekannte Zylinder 17 (Fig. 4) wird zweckmässigerweise durch den Zylinder 18 ersetzt und mittels einer Mutter 19 am Zylinder 20 angeschraubt, der die Entnahmegase empfängt. Der Rohrteil 18 a leitet die Gase ins Rohr 14 (Fig. 1).
Im Beispiel sind die Kühlerkanäle in den auf dem Lauf fest aufsitzenden Kühlkörpern so angeordnet, dass der Luftstrom geradlinig bleibt. Der Kühler ist aus Leichtmetall von guter Wärme- leitung, z. B. Aluminium mit beispielsweise 9% Silber, verfertigt und kann jede geeignete Form annehmen ; er kann auch aus Rippen bestehen.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform mit beweglichem Lauf. Auf dem Verschluss- kasten 25 ist durch Flanschen 26 das Rohr 27 befestigt, welches in Ringen 28 die Kühlerelemente 5 a mit den Kühlerkanälen 5 und am Ende die Entspannungskammer 2 und den Mantel 4 a trägt. Die Kammer 2 kann wieder unterteilt sein. Kammer 2 und Mantel 4 a sind durch radiale Rippen 24 miteinander verbunden. Zwischen den Kühlerelementen 5 a und dem Laufe ist ein Raum 30 vorgesehen, welcher mit Feilspänen aus Kupfer oder Silber angefüllt ist, welche der Laufbewegung wenig Widerstand entgegensetzen.
Der Lauf 1 dringt durch einen Zylinder 31 in die Kammer 2. Der Zylinder 31 hat Labyrinthe. 32, welche den Gasverlust vermindern sollen, der ohnedies durch die erfolgte starke Entspannung in der mit Ejektoren versehenen Kammer unbedeutend wird.
Der Kühler kann aus mehreren aneinanderliegenden, vorzugsweise kreissektorförmigen Kühlerelementen 5 a bestehen, wie die Fig. 7 zeigt. Es ist vorteilhaft, dass die Laufoberfläche und die Kühler-
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körperinnenfläche gross sind, um einen guten Wärmefluss zu erzielen ; Beispiele sind gegeben durch die Fig. 8 und 9.
Endlich wird im Beispiel gemäss den Fig. 10 bis 12 für bewegliche Läufe die Kühlung durch lose Rippen 36 besorgt, welche um den Lauf 1 herum in einem an dem feststehenden Teil der Waffe mittels Schrauben 38 befestigten Zylinder 37 angeordnet sind. Diese Rippen sind in mehreren
Gruppen 36 a, 36 b aufeinanderfolgend angeordnet und sind so von eingekeilten Ringen 39 lose gehalten und geführt, dass die Federn 40 sie leicht gegen die Laufoberfläehe andrücken, so dass trotz der Erschütterung ein guter Kontakt gesichert ist.
Der Entspannungsapparat ist durch Schrauben 38 auf einem Passsitz des Zylinders 37 festgehalten, kann aber auch direkt am festen Verschluss durch geiegnete Mittel befestigt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Laufkühlung von Sehnellfeuerwaffen, bei welcher die Pulvergase vorerst adiabatisch (isenthalpisch) expandieren und dann durch Injektorwirkung Kühlluft ansaugen, dadurch gekennzeichnet, dass die der Laufmündung vorgebaute, durch Scheidewände unterteilte Entspannungskammer insbesondere der Länge nach so bemessen ist, dass ihr Volumen ein Vielfaches des Laufbohrungsvolumens darstellt und die an ihrem Ende in der Geschossbahn vorgesehene Düse von der Laufmündung beträchtlich (mindestens 15 Kaliberlängen) entfernt liegt.