DE102005044403B3

DE102005044403B3 - Projectile accelerating device using gas pressure, for materials strength testing or crash testing system, has actuator which pushes projectile, so that it opens connecting opening to pressure chamber

Info

Publication number: DE102005044403B3
Application number: DE102005044403A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Meenken; Michael Dipl.-Ing. Mayer; Hartwig Dr. Nahme
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-09-17
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-09-18

Abstract

Projectile accelerating device has a barrel (2) along which the projectile (4) is accelerated when a valve system connected to a pressure chamber (1) is opened. The barrel has a wall portion in which a connecting opening to the pressure chamber is provided. In this area of the barrel, the wall portion has an internal cross-sectional contour, so that when the projectile is in its firing position, it gas-tightly covers the connecting opening. An actuator pushes the projectile from its firing position towards the end of the barrel, so that the projectile opens the connecting opening. An independent claim is included for a method of accelerating a projectile using gas pressure.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur gasdruckbeaufschlagten Beschleunigung eines Projektils mit wenigstens einer ein gasförmiges Medium bevorratenden Druckkammer und einem über ein Verschluss-System mit der Druckkammer verbundenen Lauf, längs dem das Projektil beweglich angeordnet und durch Öffnen des Verschluss-Systems aus einer dem Verschluss-System nächstliegenden Position, der so genannten Abschussposition, innerhalb des Laufes gasdruckbeaufschlagt in Richtung der Laufmündung beschleunigbar ist.The The invention relates to a device and a method for gas-pressurized acceleration of a projectile with at least one a gaseous Medium-storing pressure chamber and one via a closure system with the pressure chamber connected barrel, longitudinal the projectile arranged movably and by opening the shutter system from a the closure system nearest Position, the so-called launch position, within the barrel Gasdruckbeaufschlagt in the direction of the muzzle is accelerated.

Die Beschleunigung von Projektilen auf große Geschwindigkeiten durch gezielte Nutzung sich explosionsartig expandierenden Gasen, wie dies bei Gasdruckbeschleunigern der Fall ist, findet vor allem in Werkstoffprüfeinrichtungen Anwendung, bei denen das beschleunigte Projektil einen Prüfkörper direkt oder indirekt belastet. Im Wege derartiger Werkstoffprüfeinrichtungen wie bspw. planare Platten-Impakt-Anlagen, Crashanlagen, so genannte Split-Hopkinson-Pressure Bars o. ä. Vorrichtungen können bestimmte Werkstoffe sowie mechanische Strukturen auf mechanische Belastbarkeit sowie Verformbarkeit untersucht werden.The Acceleration of projectiles to high speeds through targeted use of explosively expanding gases, such as this is the case with gas pressure accelerators, especially in Werkstoffprüfeinrichtungen Application in which the accelerated projectile a test specimen directly or indirectly burdened. In the way of such Werkstoffprüfeinrichtungen such as planar plate impact systems, crash systems, so-called Split-Hopkinson-Pressure Bars o. Ä. Devices can certain Materials as well as mechanical structures to mechanical strength as well as deformability are examined.

Darüber hinaus finden gattungsgemäße Gasdruckbeschleuniger auch jenseits des Aufgabenbereiches der Werkstoffprüfung Anwendung, bspw. zu Zwecken eines projektilbedingten Impulseintrages in ein vom Gasdruckbeschleuniger entfernt gelegenes Objekt, in das das Projektil unter Berücksichtigung ballistischer Projektileigenschaften einzudringen vermag.Furthermore find generic gas pressure accelerator beyond the scope of material testing application, For example, for purposes of a projectile impulse entry in a away from the gas pressure accelerator object into which the Projectile under consideration ballistic projectile properties is able to penetrate.

Zur Beschleunigung eines Projektils auf möglichst große Geschwindigkeiten werden verschiedenartig ausgebildete Gasdruckbeschleuniger eingesetzt, die allesamt einem einfachen Funktionsprinzip folgen. Zwei der am häufigsten angewandten Gasdruckbeschleunigerprinzipien nutzen dabei das sog. Membranauslöseverfahren oder das sog. Schnellverschlussventilverfahren.to Acceleration of a projectile on the fastest possible speeds variously designed gas pressure accelerators used, all of which follow a simple operating principle. Two of the am common applied gas pressure accelerator principles use the so-called. Membrane triggering method or the so-called quick-lock valve method.

In 2a ist schematisiert ein nach dem Membranauslöseverfahren arbeitender Gasdruckbeschleuniger dargestellt, der eine Druckkammer 1 vorsieht, die mit einem rohrförmig ausgebildeten Lauf 2 verbunden ist. Die Druckkammer 1 ist zudem durch eine Membran 3 vom Lauf 2 getrennt, so dass innerhalb der Druckkammer 1 ein deutlicher Überdruck gegenüber dem im Lauf 2 vorherrschenden Druck erzeugt werden kann. Ist innerhalb der Druckkammer 1 ein gewünschter maximaler Überdruck hergestellt, der durch kontrollierte Kompression eines gasförmigen Mediums bewirkt wird, wird die Membran entweder kontrolliert zum Platzen gebracht oder berstet durch den innerhalb der Druckkammer 1 vorherrschenden Überdruck von selbst, so dass das komprimierte Gas längs des Laufes 2 expandiert und das innerhalb des Laufes 2 vorgesehene Projektil 4 in Richtung der Laufmündung 5 beschleunigt.In 2a is shown schematically a working according to the membrane tripping gas pressure accelerator, which is a pressure chamber 1 provides that with a tubular barrel 2 connected is. The pressure chamber 1 is also through a membrane 3 from the barrel 2 separated so that within the pressure chamber 1 a clear over pressure in the run 2 prevailing pressure can be generated. Is inside the pressure chamber 1 producing a desired maximum overpressure caused by controlled compression of a gaseous medium, the membrane is either bursted or bursted by the pressure within the pressure chamber 1 prevailing overpressure by itself, allowing the compressed gas along the barrel 2 expanded and within the barrel 2 intended projectile 4 in the direction of the muzzle 5 accelerated.

Bei einem Gasdruckbeschleuniger, der nach dem Funktionsprinzip des Schnellverschlussventilverfahrens arbeitet ist die Druckkammer 1 durch ein sog. Schnellverschlussventil 6 vom Lauf 2 getrennt, wie dies aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 2b zu entnehmen ist. Auch in diesem Fall wird die Druckkammer mit einem gasförmigen Medium druckbeaufschlagt gefüllt bis der gewünschte Druck innerhalb der Druckkammer 1 vorherrscht. Anschließend wird das Schnellverschlussventil 6 geöffnet, wodurch das gasförmige Medium explosionsartig längs des Laufes 2 expandiert und das im Lauf 2 vorgesehene Projektil 4 in Richtung der Laufmündung 5 beschleunigt.In a gas pressure accelerator, which operates on the principle of operation of the quick-release valve method is the pressure chamber 1 by a so-called. Quick-action valve 6 from the barrel 2 separated, as in the embodiment according to 2 B can be seen. Also in this case, the pressure chamber is pressurized filled with a gaseous medium until the desired pressure within the pressure chamber 1 prevails. Subsequently, the quick-acting valve 6 opened, causing the gaseous medium explosively along the barrel 2 expanded and that in progress 2 intended projectile 4 in the direction of the muzzle 5 accelerated.

Die vorstehend beschriebenen an sich bekannten Gasdruckbeschleuniger weisen jedoch einige, vor allem für die Anwendung im Werkstoffprüfungsbereich gravierende Nachteile auf: Gasdruckbeschleuniger, die nach dem Membranauslöseverfahren arbeiten weisen prinzipbedingt die Membran als Verschleißteil auf, deren Erneuerung zur Durchführung nachfolgender Beschleunigungsvorgänge Zeit in Anspruch nimmt. Dies fällt insbesondere dann ins Gewicht, wenn neben der bloßen Auswechselung der Membran darüber hinaus auch Fragmente der zerplatzten Membran aus dem Lauf entfernt werden müssen.The previously described per se known gas pressure accelerator However, there are some, especially for use in materials testing serious disadvantages on: Gas pressure accelerators, which after the membrane release process In principle, the membrane has the membrane as wear part, their renewal for implementation subsequent acceleration takes time. This falls particularly important if, in addition to the mere replacement of the Membrane over it In addition, fragments of the ruptured membrane removed from the barrel Need to become.

Gasdruckbeschleuniger, die nach dem Schnellverschlussventilverfahren arbeiten, weisen einen maximalen Volumenstrom auf, der vom Schnellverschlussventil und dessen Öffnungsgeometrie abhängt und der letztlich auch die erreichbare Maximalgeschwindigkeit des Projektils bestimmt. Selbst bei sehr schnell öffnenden Verschlussventilen bedarf es somit einige Zeit um einen konstanten Volumenstrom aufzubauen, der für eine optimale Projektilbeschleunigung längs des Laufes sorgt. Um die ungleichmäßige Gasströmung beim Öffnen auszugleichen, werden lang bauende Laufrohre verwendet, eine Massnahme, die einer gewünschten kompakten Bauweise entgegensteht. Zudem führt der aus den schematisch dargestellten Prinzipschemata gemäß den 2a und b ersichtliche Reihenaufbau von Druckkammer und dem ohnehin sehr lang zu bemessenden Lauf zu einer großen Baulänge. Insbesondere der aus vorstehenden Gründen möglichst lang auszubildende Lauf erschwert es oder macht es gar unmöglich, das Projektil zu instrumentieren, um auf diese Weise eine online Überwachung des Impaktvorganges zu ermöglichen.Gas pressure accelerators, which operate according to the quick-release valve method, have a maximum volume flow, which depends on the quick-acting valve and its opening geometry and ultimately determines the achievable maximum velocity of the projectile. Even with very fast-opening shut-off valves, it takes some time to build up a constant volume flow, which ensures optimum projectile acceleration along the barrel. In order to compensate for the uneven gas flow when opening long-running pipes are used, a measure that precludes a desired compact design. In addition, the schematic diagrams shown in FIG 2a and b apparent series construction of pressure chamber and the already very long to be measured run to a large overall length. In particular, the as long as possible to be formed for the above reasons barrel makes it difficult or even impossible to instrument the projectile to in this way to enable online monitoring of the impact process.

Letztlich besteht insbesondere im Bereich der Werkstoffprüfung oftmals die Forderung ein Projektil mehrfach zu verwenden. Dieses muss nach erfolgter Schussauslösung zum erneuten Schuss in Position gebracht werden, ein Ladevorgang, der bei den bekannten Gasdruckbeschleunigern wiederum viel Zeit in Anspruch nimmt.Ultimately In particular, in the field of material testing is often the requirement to use a projectile multiple times. This must be done after shot release to be repositioned for a shot, a charge, in turn, in the known gas pressure accelerators much time takes up.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur gasdruckbeaufschlagten Beschleunigung eines Projektils mit wenigstens einer, ein gasförmiges Medium bevorratenden Druckkammer und einem über ein Verschluss-System mit der Druckkammer verbundenen Lauf, längs dem das Projektil beweglich angeordnet und durch Öffnen des Verschluss-Systems aus einer dem Verschluss-System in nächstliegenden Position, der sog. Abschussposition, innerhalb des Laufes gasdruckbeaufschlagt in Richtung der Laufmündung beschleunigbar ist, derart weiterzubilden, dass bei möglichst kompakter Bauweise von Druckkammer, Verschluss-System und Lauf ein gegenüber bisher bekannten Gasdruckbeschleunigern optimiertes Beschleunigen des Projektils möglich wird. Neben dem Erfordernis einer möglichst kompakten Bauweise soll die neuartige Vorrichtung auch die Möglichkeit einer leichten Bedienbarkeit sowie Instrumentierung des Projektils bieten. Ferner gilt es ein Verfahren zur gasdruckbeaufschlagten Beschleunigung eines Projektils derart anzugeben, so dass eine möglichst optimierte Projektilbeschleunigung längs eines kurz bauenden Laufes unter Erreichung einer hohen Maximalgeschwindigkeit möglich wird.Of the Invention is based on the object, a device and a Process for accelerated acceleration of a projectile with at least one, a gaseous Medium-storing pressure chamber and one via a closure system with the pressure chamber connected barrel, longitudinal the projectile arranged movably and by opening the Closure system from a closure system in the nearest position, the so-called launch position, gasdruckbeaufschlagt within the barrel acceleratable in the direction of the muzzle is to develop such that with the most compact design possible of pressure chamber, shutter system and barrel one compared to previously known Gas pressure accelerators optimized acceleration of the projectile possible becomes. In addition to the requirement of a compact design as possible the novel device is also the possibility of easy operation as well as instrumentation of the projectile. It also applies Process for accelerated acceleration of a projectile indicate such, so that as possible optimized projectile acceleration along a short running barrel is achieved by reaching a high maximum speed.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Ein lösungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruches 12.The solution the object underlying the invention is specified in claim 1. A solution according to the method is the subject of claim 12.

Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie insbesondere der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The Inventive ideas advantageous further-forming features are the subject the dependent claims and in particular the description with reference to the embodiments refer to.

Lösungsgemäß ist eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart ausgebildet, dass der Lauf einen das Projektil radial umfassenden Wandabschnitt aufweist, in dem wenigstens eine Verbindungsöffnung zur Druckkammer vorgesehen ist. Ferner weist der Lauf im Bereich des die wenigstens eine Verbindungsöffnung aufweisenden Wandabschnittes eine Innenquerschnittskontur auf, die an die Außenquerschnittskontur des Projektils derart angepasst ist, so dass das Projektil in der Abschussposition die wenigstens eine Verbindungsöffnung gasdicht überdeckt. Schließlich sieht das Verschluss-System eine betätigbare Aktoreinheit vor, die das Projektil aus der Abschussposition zumindest soweit in Richtung der Laufmündung drängt, so dass das Projektil die wenigstens eine Verbindungsöffnung zumindest teilweise freigibt.Solution is a Device according to the features of the preamble of claim 1 is formed such that the Running a projectile radially comprising wall portion, provided in the at least one connection opening to the pressure chamber is. Furthermore, the barrel has in the region of the at least one connection opening Wall section on an inner cross-sectional contour, to the outer cross-sectional contour of the projectile is adjusted so that the projectile in the Launch position covering at least one connection opening gas-tight. After all the closure system provides an actuatable actuator unit that the projectile from the launching position at least as far in the direction the muzzle urges, so that the projectile, the at least one connection opening at least partially releases.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Gasdruckbeschleunigungssysteme dient das sich in der Abschussposition befindliche Projektil selbst als Dichtmittel, das einen Gasaustritt aus der Druckkammer in das Volumen des Laufs verhindert, wobei die wenigstens eine Verbindungsöffnung derart in der Wandung des Laufes eingebracht und angeordnet ist, so dass die durch die wenigstens eine Verbindungsöffnung auf das in der Abschussposition befindliche Projektil einwirkende Druckkraft des innerhalb der Druckkammer eingebrachten, komprimierten gasförmigen Mediums das Projektil nicht in Richtung der Laufmündung zu treiben vermag. Vielmehr ist die wenigstens eine Verbindungsöffnung zwischen Lauf und Druckkammer derart angebracht, so dass das Projektil in der Abschussposition einen radial zur Beschleunigungsstrecke längs des Laufs orientierten Krafteintrag erfährt.in the Contrary to the previously known gas pressure acceleration systems serves the projectile itself in the launch position as a sealant, which is a gas outlet from the pressure chamber in the Prevents volume of the barrel, wherein the at least one connection opening in such a way placed in the wall of the barrel and arranged so that through the at least one connection opening on the in the firing position located projectile pressure applied within the pressure chamber introduced, compressed gaseous medium the projectile not in the direction of the muzzle to drive. Rather, the at least one connection opening is between Run and pressure chamber mounted so that the projectile in the firing position a radial to the acceleration section along the Run-oriented force entry experiences.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind eine Vielzahl zirkular längs der Wandung des Laufes gleich verteilt angeordnete Verbindungsöffnungen in Form von Bohrlöchern vorgesehen, die nahe des Laufendes angebracht sind, durch die der in der Druckkammer vorherrschende Überdruck radial gleich verteilt auf das sich in der Abschussposition befindliche Projektil einwirken kann, so dass das Projektil regelrecht innerhalb des Laufes zentriert wird. Der im Bereich der zirkularen Bohrlochanordnung vorherrschende Laufinnendurchmesser entspricht weitgehend dem Außendurchmesser des Projektils, so dass das Projektil alle innerhalb der Laufwandung vorgesehenen Bohrlöcher gasdicht abzudichten vermag.In a particularly preferred embodiment are a variety circularly along the wall of the barrel evenly distributed connection openings in the form of boreholes provided, which are mounted near the running end, through which the in the pressure chamber prevailing pressure radially distributed equally acting on the projectile in the launch position can, so that the projectile is centered literally within the barrel becomes. The prevailing in the field of circular well structure Inner running diameter largely corresponds to the outer diameter of the Projectile, so that the projectile all within the barrel wall provided holes gas-tight seal.

Zum Zwecke des Abschusses des Projektils bedarf es einer axial längs des Laufs in Richtung der Laufmündung auf das Projektil einwirkenden Auslösekraft, die das Projektil zur Laufmündung auszulenken vermag, um wenigstens Teilbereiche der zirkular um das Projektil angeordneten Verbindungsöffnungen bzw. Bohrlöcher frei zu geben. Hierdurch kann das unter Überdruck stehende gasförmige Medium aus der Druckkammer in den Bereich des Laufs expandieren, der einerseits vom Laufende und andererseits durch das sich in Vorwärtsbewegung Richtung Laufmündung befindliche Projektil eingeschlossen wird. Durch die explosionsartig stattfindende Expansion der innerhalb der Druckkammer bevorrateten, komprimierten Gase durch die Verbindungsöffnungen in den Bereich des Laufes wird das Projektil effektiv beschleunigt. Die Größe der Verbindungsöffnungen ist vorzugsweise in der Summe sehr viel größer bemessen als der Querschnitt des Laufs, so dass sich nur ein vernachlässigbar kleiner Druckverlust beim Durchströmen des expandierenden Gases durch die Verbindungsöffnungen einstellt, weshalb die erreichbare Maximalgeschwindigkeit des Projektils lediglich vom Maximaldruck innerhalb der Druckkammer abhängt. Alternativ oder in Kombination zur Ausbildung einer Vielzahl zirkular verteilt angeordneter Verbindungsöffnungen in der Wandung des Laufs bietet es sich ebenfalls an, ringförmig ausgebildete Verbindungsschlitze innerhalb der die Druckkammer von dem Volumen des Laufes trennenden Wand vorzusehen.For the purpose of firing the projectile, a triggering force acting axially along the barrel in the direction of the muzzle is required, which is able to deflect the projectile towards the muzzle in order to release at least portions of the connection openings or boreholes arranged circularly around the projectile. As a result, the gaseous medium under pressure can expand from the pressure chamber into the region of the barrel, which is trapped on the one hand by the current and on the other by the projectile located in the forward direction towards the muzzle. Due to the explosive expansion of stored within the pressure chamber, compressed gases through the Verbindungsöffnun In the area of the barrel, the projectile is effectively accelerated. The size of the connecting openings is preferably dimensioned in the sum much larger than the cross section of the barrel, so that only a negligible pressure drop occurs when flowing through the expanding gas through the connection openings, which is why the achievable maximum speed of the projectile only depends on the maximum pressure within the pressure chamber , Alternatively or in combination for forming a plurality of circularly distributed connection openings arranged in the wall of the barrel, it is also advisable to provide annularly shaped connecting slots within the wall separating the pressure chamber from the volume of the barrel.

Durch eine geeignete Dimensionierung der Verbindungsöffnungen kann gewährleistet werden, dass sich zwischen der Druckkammer und dem größer werdenden Volumen im Lauf hinter dem sich in Richtung zur Laufmündung bewegendem Projektil vom Schussbeginn an ein Druckausgleich ausbildet, so dass der Lauf nur so lange ausgebildet sein muss, wie es die benötigte Volumenänderungsarbeit der sich expandierenden Gase erfordern. Im Gegensatz zu dem an sich bekannten und eingangs erläuterten Schnellverschluss-Verfahren kann die Länge des Laufs bei dem lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleuniger deutlich kürzer ausgebildet werden zumal beim bekannten kein konstanter Volumenfluss im Ventil erzeugt werden muss, der sich beim bekannten Schnellverschluss-Verfahren erst nach vollständiger Öffnung des Ventils durch Überströmen des Ventils einstellt.By a suitable dimensioning of the connection openings can be ensured Be that between the pressure chamber and the larger one Volume in the barrel behind the moving towards the muzzle Projectile from the start of the shot to a pressure equalization forms, so that the barrel only has to be designed as long as the required volume change work which require expanding gases. In contrast to that in itself known and explained at the beginning quick-lock method can the length the run in the solution trained Gas pressure accelerator significantly shorter are formed especially in the known no constant volume flow must be generated in the valve, which is the known quick-release method only after complete opening of the Valve by overflow of the Valve.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht überdies vor, die Druckkammer radial zumindest abschnittsweise um den Lauf anzuordnen, um auf diese Weise eine möglichst kompakte und klein bauende Gesamtbauform zu erhalten. Da die Lauflänge aufgrund des gegenüber bisher bekannten Gasdruckbeschleunigern optimiertere Beschleunigungsverhalten des Projektils längs des Laufes verkürzt ausgebildet werden kann, ist es grundsätzlich möglich, das Projektil beim Schuss zu instrumentieren, d. h. mit entsprechenden Sensoren und ggf. Kabelzuführungen zu versehen. An dieser Stelle sei erwähnt, dass eine derartige Projektilinstrumentierung insbesondere in jenen Fällen von großem Interesse ist, in denen das Projektil lediglich für einen erwünschten kontrollierten Energieeintrag in einem zu untersuchenden Objekt den Lauf an der Laufmündung nur teilweise überragt und den Lauf nicht verlässt, wie es bei ballistischen Projektilanwendungen der Fall ist.A preferred embodiment sees moreover before, the pressure chamber radially at least partially around the barrel to arrange in this way a compact and small as possible to get constructive overall design. Because the barrel length due to the opposite known gas pressure accelerators more optimized acceleration behavior of the Projectile along of the barrel shortened can be formed, it is in principle possible, the projectile during the shot to instrument, d. H. with corresponding sensors and possibly cable feeds too Mistake. At this point it should be mentioned that such a projectile instrumentation especially in those cases of great Interest is in which the projectile only for one desired Controlled energy input in an object to be examined Run at the muzzle only partially surmounted and do not leave the barrel, as is the case with ballistic projectile applications.

In diesem Zusammenhang bietet das erfindungsgemäß ausgebildete Projektil-Verschlusssystem darüber hinaus den Vorteil wesentlich kürzerer Schussvorbereitungszeiten als bei herkömmlichen Systemen zu ermöglichen, zumal das Projektil nach einer erfolgten Schussauslösung unverzüglich wieder in die Ausgangsposition zurück verbracht werden kann, bspw. durch Anlegen von Unterdruck längs des Laufes. Eine derartige Praxis erlaubt eine Ressourcen schonende Betriebsweise, mit der es zum einen möglich ist, Verbrauchsmaterialkosten erheblich zu reduzieren und darüber hinaus Zeit und damit Personalkosten einzusparen.In In this connection, the projectile closure system designed according to the invention offers about that In addition, the advantage of much shorter shot preparation times than with conventional systems to enable especially the projectile after a successful firing shot immediately back to the starting position can be spent, for example by applying negative pressure along the barrel. Such a practice allows a resource-saving operation, with it on the one hand possible is to significantly reduce consumable costs and beyond Save time and thus personnel costs.

Der lösungsgemäßen Vorrichtung zur gasdruckbeaufschlagten Beschleunigung eines Projektils liegt ein lösungsgemäßes Verfahren zugrunde, demzufolge zur Beschleunigung des Projektils längs des Laufes das druckbeaufschlagte, gasförmige Medium aus der Druckkammer radialwärts in den Lauf zwischen dem Projektil und dem der Laufmündung gegenüberliegenden Ende des Laufs eingespeist wird, wodurch das Projektil in Richtung Laufmündung beschleunigt wird.Of the solution according to the device for accelerated acceleration of a projectile gasdruckbeaufschlagten a solution according to the method as a result, to accelerate the projectile along the Run the pressurized, gaseous medium from the pressure chamber radially in the barrel between the projectile and the muzzle opposite End of the run is fed, causing the projectile in the direction Muzzle accelerates becomes.

Um zu vermeiden, dass das Projektil unkontrolliert aus einer Abschussposition ausgelöst wird, ist ein geeignet ausgebildeter Rückhaltemechanismus vorgesehen, der entweder in Form einer mechanischen Arretiervorrichtung, bspw. in Art eines Federmechanismus mit Arretierwerk, oder vorzugsweise pneumatisch durch Anlegen eines Unterdruckes wirkt. Je nach Ausbildung des Rückhaltemechanismus gilt es zur Schussauslösung die das Projektil in der Abschussposition sichernde Haltekraft zu beseitigen und das Projektil in Richtung Laufmündung auszulenken, zumindest soweit, bis die Teile der Verbindungsöffnungen zur Druckkammer durch das Projektil freigegeben werden. Denkbar hierfür ist die Beaufschlagung des in der Abschussposition befindlichen Projektils mit einer Federkraft. Eine bevorzugte Ausführungsvariante bedient sich der Beaufschlagung der dem Laufende zugewandten Stirnseite des Projektils mit Überdruck, der durch eine entsprechende Verbindungsleitung zur Druckkammer bereitgestellt wird. Weitere, dem lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleuniger mit Projektil-Verschluss-System vorteilhaft weiterbildende Merkmale können der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele entnommen werden.Around To avoid having the projectile uncontrolled from a launching position triggered a suitably designed retention mechanism is provided, either in the form of a mechanical locking device, eg. in the manner of a spring mechanism with locking mechanism, or preferably pneumatically by applying a negative pressure acts. Depending on the design of the retention mechanism it applies to the shot firing the holding force securing the projectile in the launch position eliminate and project the projectile towards the muzzle, at least until the parts of the connection openings to the pressure chamber through the projectile will be released. Conceivable for this is the admission of the in the launching position projectile with a spring force. A preferred embodiment uses the admission of the current end facing the end the projectile with overpressure, through a corresponding connection line to the pressure chamber provided. Further, the solution according to the trained gas pressure accelerator with projectile-shutter system Advantageously further developing features can the further description with reference to the embodiments be removed.

Kurze Beschreibung der ErfindungShort description of invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawings. It demonstrate:

1 schematischer Aufbau eines lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleunigers mit Projektil-Verschluss-System im Längsschnitt, 1 schematic structure of a solution according trained gas pressure accelerator with Projectile closure system in longitudinal section,

2a, b schematischer Aufbau an sich bekannter Gasdruckbeschleuniger mit Membranauslöser (a) sowie Schnellverschlussbeschleuniger (b), 2a , b schematic structure per se known gas pressure accelerator with membrane release (a) and quick release accelerator (b),

3 schematisierte Darstellung des Ladevorganges zur Verbringung des Projektils in Abschussposition, 3 Schematic representation of the charging process for the shipment of the projectile in firing position,

4 schematisierte Darstellung eines abschussbereiten lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleunigers mit Detailbilddarstellung, 4 Schematic representation of a ready to fire solution trained gas pressure accelerator with detailed image representation,

5 schematisierte Darstellung der Schussauslösung des lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleunigers, 5 Schematic representation of the shot firing of the solution according to the trained gas pressure accelerator,

6 Darstellung des Beschleunigungsvorganges des Projektils längs des Laufes, 6 Representation of the acceleration process of the projectile along the barrel,

7 Darstellung zur Entlüftung des Laufes für einen beschleunigungsfreien Impulseintrag durch das Projektil sowie 7 Presentation for venting the barrel for an acceleration-free impulse entry through the projectile as well as

8 erneuter Ladevorgang. 8th reload.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to execute the Invention, industrial applicability

In 1 ist eine Längsschnittdarstellung durch einen lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleuniger dargestellt, wie im Übrigen auch aus den 3 bis 8 zu entnehmen ist. Der Gasdruckbeschleuniger weist einen Lauf 2 auf mit einer vorderen Laufmündung 5 sowie einem Laufende 7 auf. Im Bereich des Laufendes 7 weist der Lauf 2 einen Wandabschnitt auf, der von Verbindungsöffnungen in Form von Bohrlöchern 8 durchsetzt ist, die eine Verbindung zur Druckkammer 1 darstellen, die den Lauf 2 in der dargestellten Weise längs seiner dem Laufende 7 zugewandten Hälfte radial umschließt. Eine derartige den Lauf 2 radial umschließende Druckkammeranordnung trägt wesentlich zur kompakten Ausgestaltungsmöglichkeit des lösungsgemäß ausgebildeten Gasdruckbeschleunigers bei.In 1 is a longitudinal sectional view represented by a solution according trained gas pressure accelerator, as well as from the 3 to 8th can be seen. The gas pressure accelerator has a barrel 2 on with a front muzzle 5 as well as a running end 7 on. In the area of the running 7 indicates the run 2 a wall portion of the connecting holes in the form of boreholes 8th is interspersed, which connects to the pressure chamber 1 represent the run 2 in the manner shown along its current 7 facing radially surrounds half. Such a run 2 radially enclosing pressure chamber arrangement contributes significantly to the compact design possibility of the solution designed according to the gas pressure accelerator.

Die im Bereich des Laufendes 7 vorgesehenen Bohrlöcher 8 sind jeweils in axial unterschiedlich beabstandete Ebenen, zirkular um den Lauf 2 gleich verteilt angeordnet. Um einen möglichst geringen Druckverlust des innerhalb der Druckkammer 1 bevorrateten komprimierten gasförmigen Mediums bei Durchtritt durch die Bohrlöcher 8 in den Lauf 2 zu erhalten, sind die Bohrlöcher 8 genügend groß dimensioniert, dass die Summe ihrer Öffnungsflächen ein Vielfaches vom Querschnitt des Laufes 2 beträgt.The in the field of running 7 provided holes 8th are each in axially different spaced planes, circular around the barrel 2 arranged equally distributed. To minimize the pressure loss within the pressure chamber 1 stockpiled compressed gaseous medium as it passed through the wells 8th in the barrel 2 to get those are the holes 8th sufficiently large that the sum of their opening areas is a multiple of the cross section of the barrel 2 is.

Ferner ist in 1 ein länglich, bolzenartig ausgebildetes Projektil 4 vorgesehen, das zumindest längs seines hinteren Projektilabschnittes eine Projektilkontur verfügt, die an die Innenkontur des Laufs 2 angepasst ist, so dass das Projektil 4 die Bohrlöcher 8 zum Lauf 2 gasdicht abdeckt.Furthermore, in 1 an elongated, bolt-like trained projectile 4 provided, which has at least along its rear projectile section a projectile contour, which to the inner contour of the barrel 2 adjusted so that the projectile 4 the holes 8th to the run 2 gastight covers.

Ferner ist am Laufende 5 eine Vakuumkammer oder Unterdruckkammer 9 vorgesehen, die offen zum Volumen des Laufes 2 und somit zur rückwärtigen Stirnseite des Projektils 4 ausgebildet ist. Die Vakuumkammer 9 ist mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden. Gilt es das Projektil 4 in die sog. Abschussposition zu verbringen, d. h. das Projektil 4 befindet sich rückwärtig am Laufende 7 und schließt gasdicht die Bohrlöcher 8 ab, wie dies aus der Längsschnittdarstellung gemäß 3 zu entnehmen ist, kann das Projektil 4 entweder manuell mit einem geeignet in den Lauf einführbaren Werkzeug in die hintere Abschussposition verbracht werden oder aber das Projektil 4 wird mittels innerhalb der Vakuumkammer 9 applizierten Unterdruck in die hintere Abschussposition von dem an der Vorderseite des Laufes anliegenden Umgebungsdruck gegen das Laufende gedrückt. Hierbei gilt es die Druckkammer 1 entsprechend gegen nachströmende Umluft abzudichten, so dass über die Bohrlöcher 8 ebenfalls auch die Druckkammer 1 zumindest teilweise evakuiert wird.Furthermore, it is up to date 5 a vacuum chamber or vacuum chamber 9 provided that open to the volume of the barrel 2 and thus to the rear end face of the projectile 4 is trained. The vacuum chamber 9 is connected to a vacuum source, not shown. Is it the projectile? 4 to spend in the so-called launch position, ie the projectile 4 is located at the back of the running 7 and closes the drilled holes in a gastight manner 8th as is apparent from the longitudinal sectional view according to 3 it can be seen, the projectile 4 either manually with a suitably insertable into the barrel tool can be spent in the rear launching position or the projectile 4 is by means of within the vacuum chamber 9 applied negative pressure in the rear firing position of the voltage applied to the front of the barrel ambient pressure against the running end. Here it is the pressure chamber 1 accordingly to seal against inflowing circulating air, so that over the boreholes 8th also the pressure chamber 1 is at least partially evacuated.

Befindet sich das Projektil 4 in der Abschussposition und schließt dabei gasdicht die Bohrlöcher 8 ab, so kann innerhalb der Druckkammer 1 Überdruckd aufgebaut werden, indem gasförmiges Medium unter Verrichtung von Kompressionsarbeit in die Druckkammer 1 eingebracht wird. Grundsätzlich ist es möglich, alle üblichen technischen Gase für den Druckaufbau innerhalb der Druckkammer einzusetzen.Is the projectile located? 4 in the firing position and closes gas-tight the holes 8th off, so can within the pressure chamber 1 Overpressure can be established by adding gaseous medium while performing compression work in the pressure chamber 1 is introduced. In principle, it is possible to use all the usual technical gases for the pressure build-up within the pressure chamber.

Allerdings ist darauf zu achten, dass die im Beschleuniger verwandten Werkstoffe den entsprechend gewählten technischen Gasen gegenüber beständig sind.Indeed make sure that the materials used in the accelerator the chosen one technical gases resistant are.

In 4 ist hierzu das in der Abschussposition befindliche Projektil 4 in Längsschnittdarstellung sowie in einer vergrößerten Detaildarstellung gezeigt. Um zu verhindern, dass der radial an das Projektil 4 über die Bohrlöcher 8 anliegende große Kammerdruck das Projektil 4 nicht axial zu bewegen vermag, indem bspw. Teile der in der Druckkammer 1 befindlichen komprimierten Gase in den Bereich axial hinter der hinteren Stirnseite des Projektil 4 gelangen, ist eine Radialdichtung 10 im Lauf 2 eingebracht. Die als Radialdichtring ausgebildete Radialdichtung 10 arbeitet gemäß Detaildarstellung in 4 nach dem Prinzip der Selbsthilfe, d. h. je höher der anliegende Überdruck im Bereich der Radialdichtung wirkt, desto größer wird aufgrund der durch die Radialdichtung vorgegebene Geometrie die von der Dichtung auf das Projektil 4 wirkende radiale Dichtkraft erhöht. Dies führt dazu, dass der Radialdichtring 10 eine bessere Dichtung erfährt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich unkontrolliert ein Schuss auslösen kann.In 4 this is the projectile in the launch position 4 shown in longitudinal section and in an enlarged detail. To prevent the radial to the projectile 4 over the holes 8th fitting large chamber pressure the projectile 4 can not move axially by, for example, parts of the pressure chamber 1 located compressed gases in the area axially behind the rear end of the projectile 4 get, is a radial seal 10 in the run 2 brought in. The trained as a radial seal radial seal 10 works according to detailed representation in 4 According to the principle of self-help, ie the higher the applied overpressure acts in the region of the radial seal, the larger the geometry dictated by the radial seal, the larger the seal from the seal to the projectile 4 acting radial sealing increased power. This causes the radial seal 10 a better seal learns. In this way it can be prevented that an uncontrolled shot can trigger.

Zur kontrollierten Schussauslösung wird die Vakuumkammer 9 über eine Verbindungsleitung 11 mit der Druckkammer 1 kurzgeschlossen, ein Vorgang, der mit Hilfe eines längs der Leitung 11 vorgesehenen Ventils 12 kontrolliert ausgeführt werden kann. Nach Druckausgleich zwischen Druckkammer 1 und Vakuumkammer 9 liegt hinter dem Projektil 4 somit der Druckkammerdruck an, wodurch das Projektil 4 über den Radialdichtring 10 hinweg in Richtung Laufmündung 5 beschleunigt wird. Dabei werden sukzessive die Verbindungsöffnungen 8 zwischen Lauf 2 und Druckkammer 1 am Laufumfang freigegeben, gemäß Bilddarstellung in 6, so dass sich ein im Vergleich zur Schussdauer sehr schneller Druckausgleich zwischen der Druckkammer 1 und dem Lauf 2 einstellen kann, wodurch das Projektil 4 eine maximale Beschleunigung in Richtung der Laufmündung 5 erfährt.For controlled shot release the vacuum chamber 9 over a connecting line 11 with the pressure chamber 1 short-circuited, a process with the help of a line along the line 11 provided valve 12 can be carried out in a controlled manner. After pressure equalization between pressure chamber 1 and vacuum chamber 9 lies behind the projectile 4 thus the pressure chamber pressure, causing the projectile 4 over the radial seal 10 away in the direction of the muzzle 5 is accelerated. In the process, the connection openings will successively be formed 8th between run 2 and pressure chamber 1 released at the running circumference, according to picture representation in 6 , so that in comparison to the duration of shooting very fast pressure equalization between the pressure chamber 1 and the run 2 can adjust, reducing the projectile 4 a maximum acceleration in the direction of the muzzle 5 experiences.

In 7 sind in teilweise perspektivischer Ansicht die zirkular gleich verteilten Durchgangsöffnungen 8 zu entnehmen, die jeweils in den Lauf 2 senkrecht schneidenden Ebenen mit einer möglichst großen Packungsdichte angeordnet sind.In 7 are in a partially perspective view of the circular equal distribution through holes 8th to be taken, each in the barrel 2 vertically intersecting planes are arranged with the largest possible packing density.

Besonders vorteilhaft ist es, die dem Laufende 7 nächstliegenden Verbindungsöffnungen 8 größer auszubilden als jene, die von einem sich in Vorwärtsbewegung befindlichen Projektil 4 erst später frei gegeben werden.It is particularly advantageous to the ongoing 7 nearest connection openings 8th greater than those produced by a forward moving projectile 4 be released later.

Erfordert es der konkrete Anwendungsfall, bei dem bspw. das Projektil 4 im Falle des Impaktes möglichst keine Beschleunigungskräfte ausgesetzt sein soll, dient wenigstens eine Entlüftungsöffnung 13 dazu, die das Projektil 4 beschleunigenden expandierenden Gase seitlich zum Lauf 2 unter Schallgeschwindigkeit entweichen zu lassen. Die Entlüftungsöffnung bzw. -öffnungen 13 sind längs des Laufes 2 nach einer entsprechenden Mindestbeschleunigungsstrecke vorgesehen und gewährleisten, dass das Projektil 4 in der in 7 dargestellten Endposition keine weiteren axial orientierten Beschleunigungskräfte erfährt. Das Projektil durchläuft dann die ineffiktive Lauflänge, die dazu dient, dem System genügend Zeit zur Entlüftung zu geben, so dass der Druck hinter dem Projektil 4 soweit abgebaut wird, dass auf das Projektil weitgehend keine in Schussrichtung wirkende Beschleunigung wirkt.Does it require the specific application, for example the projectile? 4 in the case of the impact, if possible no acceleration forces should be exposed, serves at least one vent 13 to that, the projectile 4 accelerating expanding gases laterally to the barrel 2 to escape at the speed of sound. The vent opening or openings 13 are along the barrel 2 provided after a corresponding minimum acceleration distance and ensure that the projectile 4 in the in 7 end position shown no further axially oriented acceleration forces undergoes. The projectile then goes through the ineffective run length, which serves to give the system enough time to vent, leaving the pressure behind the projectile 4 as far as degraded, that acting on the projectile largely no acting in the weft direction acceleration.

Um zu verhindern, dass das Projektil 4 den Lauf 2 vollständig verlassen kann, ist an der Laufmündung 5 eine Laufabschlussplatte 14 vorgesehen, die eine Projektilöffnung 15 vorsieht, mit einem Durchmesser, der kleiner bemessen ist als ein abgestufter maximaler Projektildurchmesser, den das Projektil 4 im hinteren Bereich aufweist.To prevent the projectile 4 the run 2 can completely leave is at the muzzle 5 a Laufabschlussplatte 14 provided a projectile opening 15 provides, with a diameter that is smaller than a graduated maximum projectile diameter, the projectile 4 has in the rear area.

Wird das Projektil im Rahmen des Impaktvorganges nicht zerstört oder beschädigt, so kann dieses durch entsprechende Rückführung längs des Laufes 2 in die Abschussposition wieder verwendet werden. In diesem Fall macht es durchaus Sinn, das Projektil 4 möglichst schnell in die Abschussposition zu verbringen, um den Impaktvorgang entsprechend wiederholen zu können. Hierzu kann mittels der erneut zugeschalteten Vakuumpumpe ein Sog innerhalb des Laufes 2 erzeugt werden, der das Projektil 4 von der hinteren Kante der Entlüftungsöffnung 12 wieder ansaugt und erneut in Position bringt (siehe hierzu 8).If the projectile is not destroyed or damaged as part of the impact process, this can be done by appropriate return along the barrel 2 be reused in the launch position. In this case, it makes perfect sense, the projectile 4 To spend as quickly as possible in the launch position to repeat the impact process accordingly. For this purpose, by means of the re-connected vacuum pump, a suction within the barrel 2 be generated, the projectile 4 from the rear edge of the vent 12 sucks again and brings back into position (see 8th ).

11: Druckkammerpressure chamber
22: Laufrun
33: Membranmembrane
44: Projektilprojectile
55: Laufmündungmuzzle
66: SchnellverschlussventilExcess Flow Valve
77: LaufendeOngoing
88th: Verbindungsöffnungen, BohrlöcherConnection openings wells
99: Unterdruckkammer, VakuumkammerVacuum chamber, vacuum chamber
1010: RadialdichtringRadial seal
1111: Verbindungsleitungconnecting line
1212: VentilValve
1313: Entlüftungsöffnungvent
1414: LaufabschlussplatteRunning endplate
1515: Projektillochbullet hole

Claims

Apparatus for accelerated acceleration of a projectile with at least one gaseous medium storing pressure chamber and a connected via a closure system with the pressure chamber barrel along which the projectile arranged movably and by opening the closure system from a closure system closest position, the so-called launch position within the barrel gasdruckbeaufschlagt in the direction of the muzzle is accelerated, characterized in that the barrel has a projectile radially comprehensive wall portion in which at least one connection opening is provided to the pressure chamber, that the run in the region of the having at least one connection opening Wall section has an inner cross-sectional contour, which is adapted to the outer cross-sectional contour of the projectile such that the projectile in the firing position, the at least one Veabindungsöffnung gas-tight, and that the verse Closure system an actuatable actuator unit provides that pushes the projectile from the launch position at least as far in the direction of the muzzle, so that the projectile at least partially releases the at least one connection opening.

Device according to claim 1, characterized, in that the at least one connection opening is designed as an annular opening is, or that several holes serving as connection holes circular distributed, preferably evenly distributed, in the wall section of the barrel in a common, the barrel in a direction of movement of the projectile perpendicularly intersecting plane are arranged.

Device according to claim 2, characterized in that that several ring openings and / or a plurality of circularly arranged in each case a circular holes axially along the Run are provided adjacent to each other.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized that the at least one pressure chamber at least in sections radially is arranged adjacent to the barrel.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized, that the barrel is one of the muzzle opposite Running has with a stop surface to which the projectile in the firing position is present at the front, and that axially to stop surface facing away from the projectile the actuator is provided.

Device according to claim 5, characterized, the actuator unit comprises a chamber which is in the region of the running end open on one side into the barrel, that the projectile in the firing position is the chamber across from complete the run, that in the chamber a projectile in the launching position restraining Means is provided, and that in the chamber a the projectile in the direction of the muzzle urgent Propellant provided or introduced into the chamber.

Device according to claim 5, characterized, that the chamber has a Connecting line can be connected to a vacuum source, so that by evacuating the chamber the restraining means in the form of Negative pressure acts, and that the chamber has a connecting line with the at least one pressure chamber is connectable, so that Forming a pressure equalization between the chamber and the at least a pressure chamber the propellant in the form of overpressure against a Furthermore Run prevailing pressure acts.

Device according to claim 7, characterized in that that along the connecting line between the chamber and the at least one pressure chamber a valve is provided.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized that on a radially surrounding the projectile wall portion in the area running a sealant, preferably in the form of a radial seal, is provided.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized that along provided at least one vent opening of the barrel is that is formed and arranged on the barrel that immediately after passing the projectile through the vent at the location of the vent Pressure equalization between the barrel and a prevailing ambient pressure he follows.

Device according to claim 10, characterized in that that the projectile has a largest projectile diameter has the larger sized is as one at the muzzle existing running diameter or as the diameter of a passage opening a at the muzzle attached running end plate.

Process for gas-pressurized acceleration a projectile with at least one pressurized, gaseous Medium-storing pressure chamber and one via a closure system with the pressure chamber associated barrel, along which the projectile by opening the Closure system from a closest to the closure system Position, the so-called launch position, gasdruckbeaufschlagt in the direction of the muzzle is accelerated, characterized in that for acceleration along the projectile the run the pressurized, gaseous medium from the pressure chamber radially in the barrel between the projectile and the muzzle opposite End of the run is fed.

Method according to claim 12, characterized in that that the pressurized, gaseous medium over at least a connection opening enters the barrel, in a projectile radially enclosing wall portion of the Run is provided.

A method according to claim 12 or 13, characterized in that the projectile is held in the firing position by means of negative pressure, which over the running end facing the end face acting on the projectile, and that the feeding of the pressurized, gaseous medium from the pressure chamber in the barrel by gas-tight abutment of the projectile at a wall portion of the barrel, in which at least one Vibindungsöffnung to the pressure chamber is provided prevented.

Method according to one of claims 12 to 14, characterized that the projectile from the launching position by pressurizing the running-facing end face of the projectile at least so far in the direction of the muzzle is deflected so that the projectile releases the at least one connection opening, through which the pressurized, gaseous medium from the pressure chamber flows into the barrel.