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PATENTANSPRÜCHE
1. Selbstangetriebenes Projektil, dadurch gekennzeichnet, dass es als Treibladung ein Druckgas enthält.
2. Projektil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kreiszylinder (1) ausgebildet ist und einen koaxial angeordneten Kolben (3) enthält, der im Projektilboden (5) dichtend gelagert und auslösbar gehaltert ist.
3. Projektil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) hohl ausgebildet ist.
4. Projektil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben als Hohlzylinder (21) mit offenen Enden ausgebildet ist und in seinem dem Projektilboden zugeordneten Ende mit einer Raketendüse (31) ausgestattet ist und mit seinem anderen Ende an einer stirnseitigen Dichtung (34) im Innenraum des Projektils anliegt.
5. Projektil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Raketendüse in einem zylindnschen auslösbaren Schieber (23) zur Öffnung eines Druckgasübertrittes vom Projektillinnenraum in den Hohlkolbeninnenraum angeordnet ist.
6. Projektil nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dichtend anliegende offene Ende (32) des Hohlkolbens aufgeweitet ist.
7. Projektil nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenbereich des Projektils ein den Kolben umgebender Brennsatz (42) mit einem Initialzünder (43) vorgesehen ist.
8. Projektil nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des Projektils mit einer vom die Druckgastreibladung aufnehmenden Innenraum (2) des Projektils getrennten Kappe (11) mit einer Kammer (12) zur Aufnahme einer Nutzlast ausgestattet ist.
9. Projektil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer auswechselbar ist.
10. Projektil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer mittels eines Gewindes auf die Projektilstnn- seite aufgeschraubt ist.
11. Projektil nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben an seinem aus dem Boden des Projektils ausfahrbaren Ende mit Plugstabilisierungsmitteln versehen ist.
12. Projektil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kreiszylinder ausgebildet ist und einen Boden aus Material hoher Druckfestigkeit, aber geringer Schlagfestigkeit aufweist.
13. Projektil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kreiszylinder ausgebildet ist und an seinem Boden eine an einer mittigen Bodenöffnung (53) dichtend anliegende, sich radial erstreckende Platte (51) mit Durchbrechungen (56) in deren Peripherie aufweist, wobei zwischen Boden und Platte eine Feder (55) angeordnet ist, deren Federkraft um ein geringes kleiner ist als der auf die Platte wirkende Druck der Druckgasfüllung.
Die Erfindung betrifft ein selbstgetriebenes Projektil, d.h.
dass das Geschoss sich unter dem Einfluss der Antriebskraft der Treibladung nach einer von dieser Kraft abhängigen ballistischen Kurve von einem Standort zu einem Ziel durch ein entsprechendes Medium bewegt.
Beispiele solcher Projektile sind Raketen, die ihre Treibladung mit sich führen und entsprechend dem Energievorrat der mitgeführten Treibladung sich, beginnend mit einer Anfangsgeschwindigkeit Null, von einem Startort über eine vorausberechenbare Laufbahn zu einem Ziel bewegen können, andererseits Geschosse, die keine Treibladung mit sich führen, sondern mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit v0 ein Führungsrohr verlassen, in welchem sie durch eine von ihnen getrennte Treibladung auf diese Geschwindigkeit v0 beschleunigt werden.
Mit den beiden vorstehend beschriebenen Beispielen sind schon die bekannten Möglichkeiten aufgezeigt, die bisher bekannt waren und die als Extreme bezeichnet werden müssen.
Die Rakete bedarf keines Führungsrohres im Sinne eines Geschlosslaufes wie bei üblichen Schusswaffen, wo das Rohr bzw. der Lauf neben seiner Aufgabe der Führung des Geschosses auch hohe Drücke aufnehmen und demgemäss mit hoher Druckfestigeit ausgestattet sein muss. Ist ein Führungsrohr vorgesehen, dient es ausschlisslich der Richtungsgebung und bedarf demgemäss keiner hohen getrennten Treibladung, deren Umhüllung vor dem Start eines weiteren Projektiles erst entfernt werden müsste. Sie entwickelt aber beim Start ausserordentlich hohe Temperaturen und Gasmengen, auf welche die Umgebung des Startplatzes ausgerichtet sein muss. Schliesslich muss sie ihre Geschwindigkeit unter Ausnutzung der mitgeführten Treibladung, die ein entsprechend hohes Startgewicht verursacht, erst entwickeln.
Noch höher sind die Aufwendung bei in Führungsrohren (im obigen Sinne gemeint) gestarteten Projektilen. Hier bildet sich ein entsprechend hoher Rückstoss aus; das das Führungsrohr mit einer bestimmten v0 und unter hohem Druck verlassende Projektil erzeugt einen Mündungsknall. Die Materialien für das Führungsrohr müssen hochwertige verschleissfeste und vor allem auch hitzebeständige Werkstoffe sein. Des weiteren erfordern die gesondert vom Projektil angeordneten und ihre Umhüllungen im Führungsrohr zurücklassenden Treibladungen einen entsprechend aufwendigen Verschlussmechanismus, was besonders bei angestrebter Verkürzung der zeitlichen Startabstände zu fast unlösbarer konstruktiven Aufgaben führt, was insbesondere auch auf die durch die Treibladung gegebene Erwärmung zurückgeht.
Die Lebensdauer des Führungsrohres mit Verschlussmechanismus ist dann auch entsprechend kurz.
Bei beiden bekannten und in den verschiedensten Variationen ausgebauten Möglichkeiten ist die Lagerung der Projektile kritisch, sei es, dass es sich um eine Rakete handelt, die mit der Treibladung gefüllt ist, sei es, dass es sich um ein Projektil handelt, das nur auf eine Treibladung, bzw. deren Umhüllung, aufgesetzt ist. In beiden Fällen sind die Treibladungen nicht unempfindlich gegen äussere Einflüsse, was, wenn nur eine Treibladung ein einem Lagerbestand zur Entzündung kommt, zu verhehrenden Folgen führen muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Projektil zu finden, das die aufgezeigten Nachteile weitgehend vermeidet, zum anderen noch zusätzliche Vorteile aufweist. Es soll also u.a.
rückstossann und geräuscharm sein. Es soll billig, ohne die Verwendung hochwertiger Spezialstoffe herstellbar sein.
Sowohl seine Herstellung, seine Lagerung, sein Transport und seine Bedienung sollen einfach, sicher und leicht sein. Schliesslich wird bei schneller Startfolge und hoher Startleistung eine einfache und billige Ausführung sowie eine lange Lebensdauer der Startvorrichtung und eine möglichst umfassende Einsetzbarkeit des Projektils selbst angestrebt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein selbstangetriebenes das als Treibladung ein Druckgas enthält.
Ein solches Projektil weist zunächst die Vorteile der Rakete auf, da es seine Treibladung enthält und keine gesonderte Treibladung mit entsprechender Umhüllung erforderlich ist.
Damit reduziert sich der Startmechanismus auf eine einfache Auslösevorrichtung. Mittel zur Entfernung der Treibladungsumhüllung und zur Nachförderung des nächsten Projektils kommen in Wegfall. Dies rutscht, da das vorausgegangene Projektil ohne Hinterlassung von Teilen das Führungsrohr verlassen hat, z.B. unter dem Einfluss einer einfachen Feder in
die Startstellung nach. Dieses Projektil weist aber des weiteren den Vorteil der bisher mit gesonderter Treibladung ausgestatteten Geschosse auf, da es nämlich in einem Führungsrohr schon auf eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit v0 gebracht werden kann.
Das Projektil, das wie üblich im wesentlichen eine kreiszylindrische Grundform haben kann, kann aber auch einen koaxial angeordneten Kolben enthalten, der im Projektilboden dichtend gelagert und auslösbar gehaltert ist.
Wird die Halterung des Kolbens z.B. wiederum durch den Auslösestift eines einfachen Auslösemechanismus ausgelöst, so wird der Kolben freigegeben und der Gasdruck treibt den Kolben nach hinten, bis er z.B. an einem Anschlag seine äusserste Endstellung erreicht hat.
Der Kolben kann zur Vergrösserung des Gasinhaltes des Projektils hohl ausgebildet sein, weist aber dann selbstverständlich einen geschlossenen Boden auf.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform weist die bereits erwähnten Vorteile auf. Das Projektil kann aber zur Verbesserung des Antriebes weitergebildet werden. Hierzu wird vorgeschlagen, den hohl ausgebildeten Kolben mit einer Raketendüse auszustatten.
Damit kann die im Projektil bzw. in dessen Restdruckgasfüllung nach Verlassen des Führungsrohres enthaltende Energie noch in Antriebskraft umgesetzt werden. Die Antriebsleistung wird dadurch erheblich gesteigert. Es ergibt sich hier also eine äusserst vorteilhafte Zwischenlösung, bei welcher zunächst die Treibladung in einem Führungsrohr dem Projektil eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit verleiht. Der Bahnverlauf der Bewegungsbahn des Projektils ist aber dann nicht nur von der Anfangsgeschwindigkeit v0 abhängig; sie kann wie bei einer Rakete durch die Mitgeführte Treibladung verbessert werden.
Die Raketendüse kann in einem zylindrischen auslösbaren Schieber zur Eröffnung eines Druckgasübertrittes zwischen dem Projektilinnenraum und dem vom Hohlkolben umschlossenen Raum angeordnet sein, der wiederum in einfacher Weise auslösbar ist. Die andere offene Stirnseite des Hohlkolbens liegt dabei an einer stirnseitigen Dichtung im Innenraum des Projek tilsan.
Mit dieser Ausbildung des Projektils sind praktisch alle eingangs genannten Vorteile erreichbar, während andererseits die den bekannten Projektilantrieben anhaftenden Nachteile vermieden werden.
Ein dichtend anliegendes offenes Ende des Hohlkolbens kann aufgeweitet ausgebildet sein.
Zur weiteren Verbesserung des Antriebes kann schlisslich im Bodenbereich des Projektils ein den Kolben umgebender Brennsatz mit einer Initialzündung vorgesehen sein. Dieser Brennsatz wirkt zunächst dem nagativen Effekt der starken Abkühlung des austretenden Druckgases in der Raketendüse entgegen, da der Gasstrahl vor Passieren der Düse erwärmt wird. Des weiteren sorgt der Brennsatz für eine möglichst lange Aufrechterhaltung des vollen Gasdruckes. Damit kann die Antriebsleistung noch einmal wesentlich verbessert werden.
Dieser Brennsatz kann mit einem Initialzünder an sich beliebiger und bekannter Weise ausgerüstet sein, der z.B. durch die Hohlkolbenerweiterung gezündet wird.
Das Projektil kann an seiner vorderen Stirnseite mit einer vom die Druckgastreibladung aufnehmenden Innenraum des Projektils getrennten Kammer zur Aufnahme einer Nutzlast ausgestattet sein,
Diese Kammer zur Aufnahme einer Nutzlast kann des weiteren auswechselbar sein, z.B. Mittels eines Gewindes auf die Projektilstirnseite aufschraubbar sein.
Ein derart ausgestattetes Projektil hat nun praktisch unbegrenzte und universale Einsatzmöglichkeiten.
Der Kolben kann an seinem aus dem Boden des Projektils austretenden Ende mit Stabilisierungsmitteln versehen sein, wie sie aus der Flug- und Raketentechnik in vielfachen Variationen bekannt sind.
Sie können dergestalt in ihren äusseren Abmessungen kalibergleich am freien Ende des Kolbens angeordnet sein.
Gegebenenfalls können sie auch zur Ausbildung sein. Gegebenenfalls können sie auch zur Ausbildung und Übertragung eines Dralles auf das Projektil ausgebildet sein.
Im einfachsten Fall kann der Boden aus einem Material hoher Druckfestigkeit aber geringer Schlagfestigkeit bestehen.
Dann genügt die Zerstörung dieses Bodens durch einen einfachen Schlagstift, um der Druckgasfüllung die Entspannung und damit die Beschleunigung des Projektils im Führungsrohr zu ermöglichen.
Anstelle des einfach zerstörbaren Projektilbodens kann auch ein Boden vorgesehen sein, in welchen eine sich radial erstreckende Platte, die unter der Rückstellkraft einer Feder steht, die etwas geringer als die Kraft ist, welcher die Platte gegen den Rand einer mittigen Öffnung im äusseren Boden gepresst wird, wobei diese Platte an ihrer Peripherie mit Durchbrüchen versehen ist. Wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung diese Platte unter der Einwirkung eines einfachen Druckstiftes von aussen gegen den durch die Druckgasfüllung im Inneren des Projektils aufrecht erhaltenen Druck bewegt, wird der Ausgang für das Druckgas über die peripheren Öffnungen in der Platte und die mittlere Öffnung im äusseren Projektilboden freigegeben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung und der durch dieselbe erzielten Vorteil ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den beigefügten Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungformen des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt ein Projektil verhältnismässig einfacher Ausbildung im Längsschnitt,
Fig. 2 zeigt den Bodenbereich des Projektils in vergrössertem Massstab,
Fig. 3 gibt eine andere Ausführungsform des Projektils, wiederum im Längsschnitt, wieder,
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen wiederum einen Schnitt durch den Bodenbereich dieses Projektils in vergrössertem Massstab,
Fig. 6 gibt eine Weiterbildung des Projektils wieder, wobei sich die Darstellung wiederum auf den Bodenbereich beschränkt, für
Fig. 7 gilt das gleiche wie Fig. 6, und
Fig. 8 stellt schliesslich eine weitere einfache abgewandelte Ausbildung des Projektils, z.B. gemäss Fig. 3 in dessen Bodenbereich dar.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 ist das Projektil als im wesentlichen kreiszylindrischer Körper mit einem Mantel 1 ausgebildet. Dieser Mantel kann aus einem Normalstahl bestehen. Spezialwerkstoff ist nicht erforderlich. Der vom Mantel 1 umgebene Raum 2 enthält ein Gas hohen Druckes als Treibladung. Des weiteren ist im Raum 2 ein Kolben 3 vorgesehen, der mit seinem Ende 4 koaxial zum Mantel 1 angeordnet im Boden 5 des Projektils dichtend gelagert und auslösbar gehaltert ist. Die Dichtung erfolgt z.B. durch eine Dichtscheibe 6, die im Boden 5 angeordnet ist und den Kolben 3 dichtend umgibt. Die Halterung ist z.B. durch einen Kranz von Kugeln 7 gegeben, die zum Teil in einer Ringnut 8 des Bodens 5 liegen und den Kolben halten. Anstelle dieser Kugeln kann auch ein Federstahlring oder dergleichen vorgesehen sein.
Der Kolben kann hohl ausgebildet sein, also einen Innenraum 9 aufweisen. Damit wird das Volumen des Raumes 2, der zur Aufnahme des Druckgases dient, vergrössert. Das andere Ende des Kolbens 3 ist mit einem Flansch 9 versehen.
Der Mantel 1 setzt sich fort in einen Mantelbereich 11, der eine Kammer 12 umschliesst. Der Raum 2 und die Kammer 12 sind durch eine Zwischenwandung 13 voneinander getrennt.
Die Kammer 12 kann nun eine beliebige Nutzlast aufnehmen, z.B. eine Sprengladung. Es ist dann in der Spitze 14 des Projektils ein Zünder 15 vorgesehen. Das Projektil wirkt dann als Granate.
Der Bodenbereich des Projektils ist in Fig. 2 in vergrössertem Massstab wiedergegeben. Hier ist der Halterungsmechanismus für den Kolben 3 besonders deutlich zu sehen. Zur Freisetzung der Druckgastreibladung bedarf es lediglich eines einfachen Auslösemechanismus. Dieser drückt die Kugeln 7 bzw. ein anderes Sperrelement radial nach aussen in die Ringnut 8. Hier genügt schon eine Teilbewegung, so dass der Kolben 3 die Kugeln mit seiner Ausschubkraft ganz in die Nut 8 drücken kann. Damit ist der Kolben ausgelöst. Er kann unter der Wirkung der Druckgasfüllung das Projektil in einem Führungsrohr auf die gewünschte und vorbestimmte Anfangsgeschwindigkeit v0 beschleunigen.
Bereits diese Ausführungsform des Projektils bringt einen sehr geringen Rückschlag. Der Austritt aus dem Führungsrohr ist praktisch geräuschlos. Das gesamte antransportierte Gewicht wird ballistisch genutzt, da nichts im Führungsrohr zurückbleibt. Das Führungsrohr und der Auslösemechanismus haben keine Druck- oder Hitzebelastung auszuhalten. Sie sind daher bei leichtester Konstruktion praktisch unbegrenzt haltbar. Ein Mechanismus zum Auswerfen zurückbliebender entfällt.
Eine Weiterbildung des Projektils ist in Fig. 3 wiedergegeben. Hier ist der Kolben als beidseits offenes Rohr 21 ausgebildet. Im dem Boden 5 des Projektils zugeordneten Ende 22 dieses Rohres ist ein ringförmiger Schieber 23 vorgesehen, der z.B. mehrfach mit Dichtringen 24, 25 gegen die Innenwandung des Rohres 21 abgedichtet ist. Der Ringschieber 23 ist des weiteren mit einer Ringnut 27 ausgestattet, die über eine Bohrung 28 mit dem Innenraum 29 des Rohres 21 in Verbindung steht. Das Rohr 21 ist des weiteren im Bereich unmittelbar über dem Boden 5 des Projektils ebenfalls mit einer Bohrung 30 versehen. Schliesslich weist der Ringschieber 23 eine Raketendüse 31 auf.
Das innere Ende des Rohres 21 ist mit einer Aufweitung 32 versehen und liegt mit seiner Stirnkante 33 an einer Dichtscheibe 34 an. Das Rohr 21 ist des weiteren mittels eines Dichtringes 6 dichtend gelagert.
Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 ist der Innenraum 29 des Rohres 21 frei von Gasdruck. Infolge der Aufweitung 32 ist sichergestellt, dass eine Anpresskraft gegen die Dichtscheibe 34 besteht, die zur sicheren Abdichtung und zur Aufrechterhaltung dieser Abdichtung auch bei Transportund Handhabungsstössen ausreicht. Fig. 5 zeigt dagegen den Zustand der Auslösung des Startes des Projektils durch den Auslösestift 16.
Hierbei hat der Auslösestift 16 den Ringschieber 23 so weit in das Rohr 21 hineingeschoben, dass die Bohrung 28 und die Bohrung 30 über die Ringnut 27 zwischen den Dichtungsringen 27 und 26 den Weg für die Druckgasfüllung in Richtung des Pfeiles 35 freigibt. Der Auslösestift 16 dichtet dabei vorübergehend metallisch anliegend in der Raketendüse 31 ab. Durch den nun eintretenden Druckaufbau im Innenraum 29 des Rohres 21 wird die Anpresskraft zur Anlage der Aufweitung 32 an der Dichtscheibe 34 aufgehoben. Hier entsteht ein Übergang zum Druckgasraum 2, womit die volle Ausschubkraft des Rohres 21 hergestellt wird. Das Geschoss wird, wie auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1, beschleunigt, bis das Rohr 21 ganz ausgeschoben und die Anfangsgeschwindigkeit erreicht ist.
Nach vollständigem Ausschieben des Rohres 21 liegt die Aufweitung 32 am Boden 5 an. Das Rohr 21 wird vom Projktil mitgeführt und der Ringschieber 23 vom Auslösestift 16 abgehoben. Der Druck des Gases wird in der Raketendüse 31 in hohe Geschwindigkeit umgesetzt und treibt das Projektil weiter an, bis das Gas verbraucht ist.
Dies bedeutet, dass auch nach Verlassen des Führungsrohres noch eine Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit oder sogar eine Beschleunigung während des nachfolgenden freien Fluges des Projektils eintritt.
Damit ist eine Kombination von Antrieb durch eine reine Anfangsgeschwindigkeit und Antrieb während des freien Fluges erreicht. Es werden also praktisch die Vorteile des bekannten Geschosses mit besonderer Treibladung und die Vorteile der Rakete mit mitgeführter Treibladung vereinigt. Die diesen beiden bekannten Projektilarten anhaftenden Nachteile sind jeoch vermieden.
Die Antriebsverhälnisse während des freien Fluges können noch verbessert werden. Eine Möglichkeit ist z.B. in Fig. 6 aufgezeigt. Es muss berücksichtigt werden, dass sich das als Treibladung dienende Druckgas infolge seiner Ausdehnung erheblich abkühlt. Dies beeinträchtigt die Austrittsgeschwindig- keit des nunmehr sehr kalten Gasstrahles. Mit fortdauerndem Flug sinkt auch der Druck und die Strahlgeschwindigkeit nimmt kontinuierlich ab. Dies bedeutet, dass die Raketendüse während des grössten Teiles der Antnebszeit erheblich fehlangepasst ist und mit einem entsprechend schlechten Wirkungsgrad arbeitet.
Diesen Gegebenheiten kann durch Massnahmen begegnet werden, die eine Erwärmung des Gases während der Strahlantriebszeit erlauben. Fig. 6 zeigt beispielsweise Mittel zur Durchführung solcher Massnahmen, wobei sich die Darstellung auf den Bodenbereich des Projektils beschränkt. Das Rohr 21 ist bereits voll ausgeschoben. Das Projektil befindet sich also nahe am Ende der rein mechanischen Beschleunigung und nahe am Beginn des Strahlenantriebes.
In einer Hülse 41, z.B. aus Blech, ist ein Brennsatz 42 untergebracht, der z.B. aus einem geeigneten festen Treibstoff bestehen kann. Zwischen Treibsatz 42 und Boden 5 ist bis nahe an die Erweiterung 32 des Rohres 21 eine Zündscheibe 43 aus geeignetem und bekanntem Material zur Auslösung einer Initialzündung angeordnet. Es kann des weiteren noch eine Ringscheibe 44 vorgesehen sein, welche das Rohr 21 umgibt.
Am Ende der Ausfahrbewegung des Rohres 21 schlägt die Erweiterung 32 auf die Scheibe 44, die ihrerseits auf die schlagempfindliche Zündscheibe 43 trifft und diese auslöst. Die Zündscheibe 43 zündet nun den Brennsatz 42, der nun das Druckgas und den austretenden Gasstrahl erwärmt.
Die Hülse 41 dient nicht nur Ausbildung eines leicht herstellbaren und handhabbaren Brennsatzes. Sie isoliert auch die gegebene kurze Zeit den durch den Zündsatz gebildeten Stirnbrenner gegen die Wandung 1 des Projektils, um deren Druckfestigkeit zu erhalten. Zur thermischen Abschirmung kann des weiteren ein Spalt 45 zwischen Hülse 41 und Wandung 1 vorgesehen sein.
Geht man davon aus, dass der Brennsatz 42 druckabhängig brennt, ergibt sich das aus der Feststoffrakete bekannte Druck Zeit-Diagramm, nach welchem nach der Zündung mit einem steilen Anstiegs ast die Verbrennung bei gleichem Druck bis zum Verbrauch des Brennsatzes weiterläuft.
Vorteilahfterweise wird der Plateaudruck, also der gleichmässige Druck nach der Zündung etwas niedriger gewählt als der durch das Druckgas gegebene Gasdruck. Dann kann eine nicht gewollte Zündung der Zündscheibe die Gasfüllung nur so hoch erwärmen, dass der dann eintretende Druckanstieg den Brennsatz wieder löscht, der Stahlzylinder des Projektils aber nicht bersten kann.
Der bei den bakannten Feststoffraketen gefürchtete und unerwünschte Druckstoss nach Ende der Zündung vor Übergang in den Zustand der Verbrennung bei gleichem Druck kann sich bei dem erfindungsgemässen Projektil nur vernachlässigbar klein ausbilden, weil ein grosses Gasvolumen als Puffer zur Verfügung steht.
Neben der druckabhängigen Verbrennung ist es auch möglich, einen zeitabhängigen Verbrennungsablauf zu bestimmen. Nach Fig. 7 ist ein Brennsatz 51 wiederum aus Herstellungsgründen und Handhabungsgründen fixiert, hier z.B. auf einer Blechscheibe 52, die auch die sclilagempfindliche Zündscheibe 53 trägt. Der zunächst rein mechanische Beschleunigungsvorgang hat zur Zündung der Zündscheibe 43 durch die Erweiterung 32 des Rohres 21 geführt. Diese zündet nun den Brennsatz 51 zunächst in einem kleineren inneren Eckbereich. Im weiteren Zeitverlauf verlässt Druckgas den Innenraum des Projektils durch das Rohr 21. In gleichem Masse werden die Brennflächen des Brennsatzes 51 grösser, wie dies bei 54 angedeutet ist. Die Energielieferung aus dem Brennsatz wird also ebenfalls grösser.
Diese Energielieferung kann nun wahlweise vorbestimmt werden, z.B. dergestalt, dass nach Erreichen einer bestimmten Entfernung der Druck zum Berstdruck ansteigt.
Die Kammer 12 kann auch als eigenes Konstruktionsteil ausgebildet sein, die ausweckselbar auf den Projektilkörper aufgesetzt wird. Das Projektil kann demgemäss mit den unterschiedlichsten beliebigsten Nutzlasten ausgestattet werden.
Schliesslich ist es möglich, das hintere aus dem Körper des Projektils austretende Ende des Rohres 21 mit Stabilisierungsmitteln auszustatten, wie sie an sich vielfältig bekannt sind.
Ebenso kann zumindest ein Teil der Nutzlast der Unterbringung von Fernsteuerungsmitteln dienen. Diese können auch baulich mit den Stabilisierungsmitteln vereinigt sein.
Es wäre auch möglich, in einfachster Ausgestaltung des Bodens 5 diesen aus zwar einerseits hochdruckfestem, aber andererseits mit geringer Stossfestigkeit ausgestattetem Werkstoff herzustellen und ihn durch die Einwirkung z.B. des Auslösestiftes 16 oder eines vergleichbaren Teiles zu zertrümmern.
Der zurückbleibende Grus bzw. Staub wird durch den Gasstrahl des Projektils durch entsprechend angeordnete Auslässe im Führungsrohr ausgeblasen.
Eine ebenfalls einfache Ausbildung des Bodenbereiches des Projektils ist schliesslich in Fig. 8 dargestellt. Hier liegt unter dem Druck der Gasfüllung eine sich in radialer Richtung erstreckende Platte 51 mit ihrem Mittelbereich am Rand 52 einer mittleren Öffnung 53 des nach ihnen gedrückten äusseren Bodens 54 des Projektils an. Zwischen diesem äusseren Boden 54 und der Platte 51 ist eine Schraubenfeder 55 angeordnet, deren Rückstellkraft auf die Platte 51 etwas geringer ist als der auf dieselbe wirkende Gasdruck. Die Platte 51 ist an ihrer Peripherie mit Durchbrechungen 56 versehen.
Wird nun die Platte 51 gegen den auf sie wirkenden Gasdruck durch einen Auslösestift 16 bewegt, bildet sich für das Gas ein Ausströmweg über die Durchbrechung 56 und die Öffnung 53. Die Federkraft der Feder 55 überwiegt den Gasdruck und die Platte 51 kommt an einem Absatz 57 des Projektilmantels 1 zur Anlage.
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PATENT CLAIMS
1. Self-propelled projectile, characterized in that it contains a compressed gas as a propellant charge.
2. Projectile according to claim 1, characterized in that it is designed as a circular cylinder (1) and contains a coaxially arranged piston (3) which is sealingly mounted and releasably held in the projectile base (5).
3. Projectile according to claim 2, characterized in that the piston (3) is hollow.
4. Projectile according to claim 2, characterized in that the piston is designed as a hollow cylinder (21) with open ends and is equipped in its end associated with the projectile base with a rocket nozzle (31) and at its other end on an end seal (34) rests in the interior of the projectile.
5. Projectile according to claim 4, characterized in that the rocket nozzle is arranged in a cylindrical releasable slide (23) for opening a pressure gas transfer from the projectile interior into the hollow piston interior.
6. Projectile according to claims 4 and 5, characterized in that the sealingly adjacent open end (32) of the hollow piston is widened.
7. Projectile according to claims 4 to 6, characterized in that a fuel charge (42) with an igniter (43) surrounding the piston is provided in the bottom region of the projectile.
8. Projectile according to claims 2 to 7, characterized in that one end face of the projectile is equipped with a cap (11) with a chamber (12) for receiving a payload which is separate from the interior (2) of the projectile receiving the compressed gas propellant charge.
9. Projectile according to claim 8, characterized in that the chamber is exchangeable.
10. Projectile according to claim 9, characterized in that the chamber is screwed onto the projectile side by means of a thread.
11. Projectile according to claims 1 to 10, characterized in that the piston is provided with plug stabilizing means at its end which can be extended from the bottom of the projectile.
12. Projectile according to claim 1, characterized in that it is designed as a circular cylinder and has a base made of material of high compressive strength but low impact resistance.
13. Projectile according to claim 1, characterized in that it is designed as a circular cylinder and has at its bottom a radially extending plate (51) with openings (56) in the periphery thereof sealingly adjacent to a central bottom opening (53), with between Bottom and plate, a spring (55) is arranged, the spring force of which is slightly smaller than the pressure of the compressed gas filling acting on the plate.
The invention relates to a self-propelled projectile, i.
that the projectile moves under the influence of the driving force of the propellant charge according to a ballistic curve dependent on this force from a location to a target through a corresponding medium.
Examples of such projectiles are rockets that carry their propellant charge with them and, according to the energy supply of the propellant charge, can move from a starting point to a target over a predictable trajectory, starting with an initial speed of zero, on the other hand projectiles that do not carry any propellant charge but leave a guide tube at a certain initial speed v0, in which they are accelerated to this speed v0 by a propellant charge that is separate from them.
The two examples described above already show the known possibilities that were previously known and that must be referred to as extremes.
The rocket does not require a guide tube in the sense of a closed barrel as in conventional firearms, where the barrel or barrel, in addition to its task of guiding the projectile, must also absorb high pressures and accordingly must be equipped with high pressure resistance. If a guide tube is provided, it is used exclusively to give direction and accordingly does not require a high, separate propellant charge, the casing of which would first have to be removed before another projectile is launched. However, during take-off it develops extraordinarily high temperatures and amounts of gas, which the area around the take-off site must be oriented towards. After all, it must first develop its speed using the propellant charge that is carried along, which causes a correspondingly high take-off weight.
The cost of projectiles launched in guide tubes (in the above sense) is even higher. A correspondingly high recoil develops here; the projectile leaving the guide tube with a certain v0 and under high pressure generates a muzzle bang. The materials for the guide tube must be high-quality, wear-resistant and, above all, heat-resistant materials. Furthermore, the propellant charges, which are arranged separately from the projectile and leave their casings in the guide tube, require a correspondingly complex locking mechanism, which leads to almost unsolvable constructional tasks, especially if the aim is to shorten the starting intervals, which is due in particular to the warming caused by the propellant charge.
The service life of the guide tube with locking mechanism is then correspondingly short.
The storage of the projectiles is critical in both of the known options, which have been developed in the most varied of variations, whether it is a rocket that is filled with the propellant charge, or whether it is a projectile that only targets one Propellant charge or its casing is put on. In both cases, the propellant charges are not insensitive to external influences, which, if only one propellant charge in a stock is ignited, must lead to devastating consequences.
The invention is based on the object of finding a projectile which largely avoids the disadvantages indicated and, on the other hand, has additional advantages. So it should i.a.
recoil and be quiet. It should be cheap to produce without the use of high-quality special materials.
Its manufacture, storage, transport and operation should be simple, safe and easy. Finally, with a quick start sequence and high starting power, a simple and inexpensive design as well as a long service life of the starting device and the widest possible usability of the projectile itself are sought.
The invention solves this problem by a self-propelled one which contains a compressed gas as propellant charge.
Such a projectile first of all has the advantages of the rocket, since it contains its propellant charge and no separate propellant charge with a corresponding casing is required.
This reduces the starting mechanism to a simple release device. Means for removing the propellant charge envelope and for replenishing the next projectile are omitted. This slips because the previous projectile left the guide tube without leaving any parts, e.g. under the influence of a simple spring in
the starting position after. This projectile, however, also has the advantage of the projectile previously equipped with a separate propellant charge, since it can be brought to a certain initial speed v0 in a guide tube.
The projectile, which, as usual, can essentially have a circular cylindrical basic shape, but can also contain a coaxially arranged piston, which is sealingly mounted in the projectile base and held in a releasable manner.
If the holder of the piston is e.g. again triggered by the trigger pin of a simple trigger mechanism, the piston is released and the gas pressure drives the piston backwards until it is e.g. has reached its extreme end position at a stop.
The piston can be made hollow in order to increase the gas content of the projectile, but then of course has a closed bottom.
The embodiment described above has the advantages already mentioned. The projectile can, however, be further developed to improve the drive. For this purpose, it is proposed to equip the hollow piston with a rocket nozzle.
In this way, the energy contained in the projectile or in its residual compressed gas filling after leaving the guide tube can still be converted into driving force. This significantly increases the drive power. This results in an extremely advantageous interim solution in which the propellant charge in a guide tube first gives the projectile a certain initial speed. The trajectory of the projectile's trajectory is then not only dependent on the initial velocity v0; like a rocket, it can be improved by the propellant being carried.
The rocket nozzle can be arranged in a cylindrical releasable slide for opening a pressure gas transfer between the projectile interior and the space enclosed by the hollow piston, which in turn can be triggered in a simple manner. The other open end face of the hollow piston rests against an end face seal in the interior of the Projek tilsan.
With this design of the projectile, practically all the advantages mentioned at the beginning can be achieved, while on the other hand the disadvantages inherent in the known projectile propulsion systems are avoided.
An open end of the hollow piston that rests in a sealing manner can be designed to be widened.
To further improve the drive, a fuel charge surrounding the piston with an initial ignition can finally be provided in the bottom area of the projectile. This fuel initially counteracts the nagative effect of the strong cooling of the exiting pressurized gas in the rocket nozzle, since the gas jet is heated before it passes through the nozzle. The fuel also ensures that full gas pressure is maintained for as long as possible. This means that the drive power can be significantly improved once again.
This fuel set can be equipped with an initial igniter in any known manner, e.g. is ignited by the hollow piston extension.
The projectile can be equipped on its front face with a chamber for receiving a payload, which is separate from the interior of the projectile that receives the compressed gas propellant charge,
This chamber for receiving a payload can also be interchangeable, e.g. Be screwed onto the projectile face by means of a thread.
A projectile equipped in this way now has practically unlimited and universal uses.
At its end protruding from the bottom of the projectile, the piston can be provided with stabilizing means of the type known in many variations from flight and rocket technology.
In this way, their external dimensions can be arranged at the free end of the piston with the same caliper.
If necessary, they can also be for training. If necessary, they can also be designed to form and transfer a twist to the projectile.
In the simplest case, the floor can consist of a material with high compressive strength but low impact strength.
It is then sufficient to destroy this base with a simple striker to allow the compressed gas filling to relax and thus accelerate the projectile in the guide tube.
Instead of the easily destructible projectile bottom, a bottom can also be provided in which a radially extending plate is subject to the restoring force of a spring which is slightly less than the force which the plate is pressed against the edge of a central opening in the outer bottom , this plate being provided with openings on its periphery. If in this embodiment of the invention this plate is moved under the action of a simple pressure pin from the outside against the pressure maintained by the pressurized gas filling inside the projectile, the outlet for the pressurized gas is via the peripheral openings in the plate and the central opening in the outer projectile base Approved.
Further details of the invention and the advantage achieved thereby emerge from the following description of embodiments of the subject matter of the invention shown purely schematically in the accompanying drawings.
Fig. 1 shows a projectile of a relatively simple design in longitudinal section,
Fig. 2 shows the bottom area of the projectile on an enlarged scale,
Fig. 3 shows another embodiment of the projectile, again in longitudinal section,
FIGS. 4 and 5 again show a section through the bottom area of this projectile on an enlarged scale,
FIG. 6 shows a further development of the projectile, the illustration again being limited to the ground area for
Fig. 7 is the same as Fig. 6, and
Finally, Fig. 8 shows a further simple modified configuration of the projectile, e.g. 3 in its bottom area.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the projectile is designed as a substantially circular cylindrical body with a jacket 1. This jacket can consist of a normal steel. Special material is not required. The space 2 surrounded by the jacket 1 contains a high pressure gas as a propellant charge. Furthermore, a piston 3 is provided in the space 2, which is arranged with its end 4 coaxially to the jacket 1 in a sealing manner in the bottom 5 of the projectile and is held in a releasable manner. The seal takes place e.g. by a sealing disk 6 which is arranged in the base 5 and surrounds the piston 3 in a sealing manner. The holder is e.g. given by a ring of balls 7, some of which are located in an annular groove 8 of the bottom 5 and hold the piston. Instead of these balls, a spring steel ring or the like can also be provided.
The piston can be made hollow, that is to say have an interior space 9. The volume of the space 2, which is used to receive the compressed gas, is thus increased. The other end of the piston 3 is provided with a flange 9.
The jacket 1 continues into a jacket area 11 which encloses a chamber 12. The space 2 and the chamber 12 are separated from one another by an intermediate wall 13.
Chamber 12 can now accommodate any payload, e.g. an explosive charge. A detonator 15 is then provided in the tip 14 of the projectile. The projectile then acts as a grenade.
The bottom area of the projectile is shown on an enlarged scale in FIG. The retaining mechanism for the piston 3 can be seen particularly clearly here. All that is needed to release the pressurized gas propellant charge is a simple trigger mechanism. This presses the balls 7 or another locking element radially outwards into the annular groove 8. A partial movement is sufficient here, so that the piston 3 can push the balls fully into the groove 8 with its push-out force. This triggers the piston. Under the effect of the pressurized gas filling, it can accelerate the projectile in a guide tube to the desired and predetermined initial speed v0.
This embodiment of the projectile already brings very little kickback. The exit from the guide tube is practically noiseless. The entire weight transported is used ballistically, as nothing remains in the guide tube. The guide tube and the release mechanism do not have to withstand any pressure or heat stress. They are therefore practically indefinitely durable with the lightest construction. There is no mechanism for ejecting what remains.
A further development of the projectile is shown in FIG. Here the piston is designed as a tube 21 open on both sides. In the end 22 of this tube associated with the bottom 5 of the projectile there is provided an annular slide 23 which e.g. is sealed several times with sealing rings 24, 25 against the inner wall of the tube 21. The annular slide 23 is also equipped with an annular groove 27 which is connected to the interior 29 of the tube 21 via a bore 28. The tube 21 is also provided with a bore 30 in the area immediately above the bottom 5 of the projectile. Finally, the ring slide 23 has a rocket nozzle 31.
The inner end of the tube 21 is provided with a widening 32 and its front edge 33 rests against a sealing disk 34. The pipe 21 is also mounted in a sealing manner by means of a sealing ring 6.
In the exemplary embodiment according to FIGS. 3 and 4, the interior 29 of the tube 21 is free of gas pressure. As a result of the widening 32, it is ensured that there is a pressing force against the sealing disk 34 which is sufficient for secure sealing and for maintaining this seal even in the event of transport and handling impacts. In contrast, FIG. 5 shows the state of the triggering of the launch of the projectile by the triggering pin 16.
The release pin 16 has pushed the ring slide 23 into the tube 21 so far that the bore 28 and the bore 30 open the way for the compressed gas filling in the direction of the arrow 35 via the ring groove 27 between the sealing rings 27 and 26. The trigger pin 16 temporarily seals against metal in the rocket nozzle 31. As a result of the pressure build-up that now occurs in the interior 29 of the pipe 21, the contact pressure for the contact of the widening 32 on the sealing washer 34 is canceled. This creates a transition to the pressurized gas chamber 2, with which the full extension force of the pipe 21 is produced. As in the embodiment according to FIG. 1, the projectile is accelerated until the tube 21 is pushed out completely and the initial speed is reached.
After the tube 21 has been pushed out completely, the widening 32 rests on the floor 5. The tube 21 is carried along by the projectile and the ring slide 23 is lifted off the release pin 16. The pressure of the gas is converted into high speed in the rocket nozzle 31 and continues to propel the projectile until the gas is used up.
This means that even after leaving the guide tube, the speed is maintained or even an acceleration occurs during the subsequent free flight of the projectile.
A combination of propulsion through a pure initial speed and propulsion during free flight is thus achieved. The advantages of the known projectile with a special propellant charge and the advantages of the rocket with the propellant charge carried along are thus practically combined. However, the disadvantages inherent in these two known types of projectile are avoided.
The propulsion conditions during free flight can still be improved. One possibility is e.g. shown in Fig. 6. It must be taken into account that the compressed gas used as a propellant charge cools considerably as a result of its expansion. This affects the exit speed of the now very cold gas jet. As the flight continues, the pressure decreases and the jet speed decreases continuously. This means that the rocket nozzle is significantly mismatched during most of the response time and works with a correspondingly poor efficiency.
These conditions can be countered by measures that allow the gas to be heated during the jet propulsion period. FIG. 6 shows, for example, means for carrying out such measures, the representation being limited to the bottom area of the projectile. The pipe 21 is already fully extended. The projectile is therefore close to the end of the purely mechanical acceleration and close to the beginning of the jet propulsion.
In a sleeve 41, e.g. made of sheet metal, a burning set 42 is accommodated, e.g. may consist of a suitable solid propellant. Between the propellant charge 42 and the bottom 5, an ignition disk 43 made of suitable and known material for triggering an initial ignition is arranged up to near the extension 32 of the tube 21. An annular disk 44 can also be provided which surrounds the tube 21.
At the end of the extension movement of the tube 21, the widening 32 hits the disk 44, which in turn hits the impact-sensitive ignition disk 43 and triggers it. The ignition disc 43 now ignites the fuel charge 42, which now heats the compressed gas and the exiting gas jet.
The sleeve 41 is not only used to form an easily manufactured and manageable fuel charge. It also insulates the front burner formed by the primer for the given short time against the wall 1 of the projectile in order to maintain its compressive strength. A gap 45 can also be provided between the sleeve 41 and wall 1 for thermal shielding.
Assuming that the fuel unit burns as a function of pressure, the result is the pressure-time diagram known from the solid fuel rocket, according to which, after ignition with a steep rise, combustion continues at the same pressure until the fuel unit is consumed.
The plateau pressure, that is to say the uniform pressure after ignition, is advantageously selected to be somewhat lower than the gas pressure given by the compressed gas. Then an unwanted ignition of the ignition disc can only heat the gas filling so high that the then occurring pressure increase extinguishes the fuel, but the steel cylinder of the projectile cannot burst.
The dreaded and undesirable pressure surge after the end of the ignition before the transition to the state of combustion at the same pressure, which is feared in the case of the known solid rocket rockets, can only be negligibly small in the projectile according to the invention because a large gas volume is available as a buffer.
In addition to the pressure-dependent combustion, it is also possible to determine a time-dependent combustion process. According to Fig. 7 a burning set 51 is again fixed for reasons of manufacture and handling, here e.g. on a sheet metal disk 52, which also carries the shock-sensitive ignition disk 53. The initially purely mechanical acceleration process led to ignition of the ignition disk 43 through the extension 32 of the tube 21. This then ignites the fuel charge 51 initially in a smaller inner corner area. In the further course of time, compressed gas leaves the interior of the projectile through the tube 21. The combustion surfaces of the fuel charge 51 become larger to the same extent, as is indicated at 54. The energy supply from the fuel also increases.
This energy supply can now optionally be predetermined, e.g. such that after reaching a certain distance the pressure rises to the bursting pressure.
The chamber 12 can also be designed as a separate structural part which can be placed onto the projectile body in a removable manner. The projectile can accordingly be equipped with the most varied of any desired payloads.
Finally, it is possible to equip the rear end of the tube 21 emerging from the body of the projectile with stabilizing means, as are widely known per se.
Likewise, at least part of the payload can be used to accommodate remote control means. These can also be structurally combined with the stabilizing means.
It would also be possible, in the simplest configuration of the base 5, to produce it from material that is on the one hand high-pressure-resistant but on the other hand has low impact resistance and, by the action of e.g. the trigger pin 16 or a comparable part to be smashed.
The remaining grit or dust is blown out by the gas jet of the projectile through appropriately arranged outlets in the guide tube.
Finally, a likewise simple design of the bottom area of the projectile is shown in FIG. Here, under the pressure of the gas filling, a plate 51 extending in the radial direction rests with its central region on the edge 52 of a central opening 53 of the outer base 54 of the projectile, which is pressed towards it. A helical spring 55 is arranged between this outer base 54 and the plate 51, the restoring force of which on the plate 51 is somewhat less than the gas pressure acting on the same. The plate 51 is provided with openings 56 on its periphery.
If the plate 51 is now moved against the gas pressure acting on it by a release pin 16, an outflow path is formed for the gas via the opening 56 and the opening 53. The spring force of the spring 55 outweighs the gas pressure and the plate 51 comes to a shoulder 57 of the projectile jacket 1 to the plant.