DE102009039549A1

DE102009039549A1 - Pneumatische Abschussvorrichtung

Info

Publication number: DE102009039549A1
Application number: DE200910039549
Authority: DE
Inventors: Norbert Kohnen
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2011-03-03
Also published as: WO2011026560A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Abschussvorrichtung zum Verschießen eines Geschosskörpers (2) aus einem Abschussrohr (3), welches mit einem Druckluftsystem, aufweisend wenigstens einen Sekundärdruckbehälter (5), verbunden ist, wobei an dem Abschussrohr (3) mindestens eine Feststelleinrichtung (13) zur Lagefixierung des jeweils zu verschießenden Geschosskörpers (2) und zwischen dem Sekundärdruckbehälter (5) und dem Abschussrohr (3) ein Ventil (10) angeordnet sind. Um mit einer derartigen Vorrichtung sehr genaue reproduzierbare Abgangsgeschwindigkeiten der Geschosskörper (2) einstellen zu können, schlägt die Erfindung in einer bevorzugten Variante vor, die Abschussvorrichtung (1) derart auszubilden, dass der Sekundärdruckbehälter (5) über ein Ventil (20) mit einem Primärdruckbehälter (6) funktional in Verbindung steht, wobei der Primärdruckbehälter (6) einen hohen Druck und ein großes Volumen und der Sekundärdruckbehälter (5) einen geringeren Druck und ein kleines Verhältnis aufweisen sollten. Das Ventil (10) wird bereits vor Auslösung des Schusses geöffnet und die Auslösung des Schusses erst anschließend durch Betätigung der Feststelleinrichtung (13) realisiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Abschussvorrichtung zum Verschießen eines Geschosskörpers aus einem Abschussrohr, welches mit einem Druckbehältersystem verbunden ist, wobei in dem Abschussrohr eine Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des zu verschießenden Geschosskörpers und zwischen dem Druckbehältersystem und dem Abschussrohr ein Ventil angeordnet sind. Unter Geschosskörper werden nachfolgend Projektile, Granaten, Aufklärungssonden, Rettungseinrichtungen und dgl. verstanden.
Minenwerfer auf Basis von Druckluft sind bereits seit 100 Jahren bekannt (http://www.landships.freeservers.com/ah_ww1_mortars.htm). Auch die DE 49631 sowie die US 1,709,496 und US 556,058 beschäftigen sich mit derart alten Druckluftwaffen.
Diverse weitere pneumatische, druckluftbetriebene etc. Waffen bzw. Werfer werden in der US 20090145414 A1 , der US 20090007765 A1 , der US 20050188976 A1 oder der US 3,536,054 A sowie der US 4,833,961 A beschrieben.
Eine neuartige Luftkanone wird auch auf den Internetseiten http://www.l-tan.com/ und http://www.l-tan.com/cannon4.asp angegeben. Eine ähnliche Industriekanone dient in der EP 1 793 166 B1 zur Innenreinigung von Industrieöfen, Bunkern und dergleichen sowie zum Zertrümmern von Materialansammlungen durch Beschuss mit dieser. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Beschießen mittels Geschosses mit Aufschlagzünder und einer Ladung aus Sprengstoff oder pyrotechnischem Material aus einer druckluftbetriebenen Industriekanone erfolgt.
Die CH 624 480 A5 schlägt zum Entladen eines Vorderladers vor, der Waffe eine Druckluftquelle zuzuordnen, welche dosierte Mengen von Druckluft in das innere Laufende einbringt, um ein geladenes Geschoss gerade soweit aus dem Lauf auszustoßen, dass es sicher erfasst werden kann.
Die ballistische Vorrichtung aus EP 0 037 870 B1 weist ein Antriebsrohr auf, dem ein Druckluft enthaltender Behälter vorgeschaltet ist. Dieser ist durch eine seitliche Öffnung mit dem Antriebsrohr verbunden. Die Öffnung selbst ist durch das Projektil dicht verschlossen, wenn sich dieses in der Abschussstellung befindet. Die Vorrichtung besitzt zusätzlich einen Auslösemechanismus, der es ermöglicht, das Projektil im Rohr über eine Strecke hinweg zu verschieben, die genügt, um die besagte Öffnung abzudecken.
Eine als Vorderlader ausgebildete Abschussvorrichtung ist auch aus der US 5,415,152 A bekannt. Bei dieser bekannten Abschussvorrichtung erfolgt die Schussabgabe dadurch, dass ein zwischen Abschussrohr und Druckbehälter befindliches Schließventil nur während eines genau vorgegebenen Zeitraumes geöffnet wird, sodass eine vorbestimmte Menge an Druckgas auf den heckseitigen Bereich des Geschosskörpers auftrifft und diesen aus dem Abschussrohr herausstößt. Die bei dieser Abschussvorrichtung vorgesehene Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des Geschosskörpers in dem Abschussrohr besteht im Wesentlichen aus einer Stahlfeder, die derart gewählt ist, dass sie den Geschosskörper vor dem Abschuss lagerichtig positioniert, aber bei Druckbeaufschlagung des Geschosskörpers diesen bei seinem Herausschieben aus dem Waffenrohr nicht behindert.
Wie sich in der Praxis gezeigt hat, weisen die mit dieser bekannten Abschussvorrichtung verschossenen Geschosskörper Abgangsgeschwindigkeiten auf, die nur eine geringe Reproduzierbarkeit besitzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Abschussvorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit welcher insbesondere sehr genaue und reproduzierbare Abgangsgeschwindigkeiten der Geschosskörper einstellbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Um mit einer derartigen Vorrichtung sehr genaue reproduzierbare Abgangsgeschwindigkeiten der Geschosskörper einstellen zu können, wird in einer ersten Vorstellung die Abschussvorrichtung derart ausgebildet, dass das Druckluftsystem zumindest über einen Sekundärdruckbehälter und einen Primärbehälter verfügt. Mehrere sind auch möglich. Der Sekundärbehälter ist hierbei über ein Ventil mit einem Primärdruckbehäiter funktional verbunden, wobei der Primärdruckbehälter in einer bevorzugten optimalen Version einen hohen Druck und ein großes Volumen und der Sekundärdruckbehälter einen geringeren Druck und ein kleines Verhältnis aufweisen. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass für jeden Schuss der Druck im Sekundärdruckluftbehälter genau eingestellt werden kann. Mit der Dimensionierung der Behältergrößen werden die möglichen Schusszahlen (Kadenzen) und die Waffenbelastung festgelegt.
Zum anderen ergibt sich eine Reproduzierbarkeit bei bekanntem (fest eingestelltem) Druck dadurch, dass das Geschoss das eigentliche Ventil zwischen dem Druckluftsystem (bzw. nur einem Druckbehälter) und dem Abschussrohr bildet, wobei die Druckeinstellung hierbei wie beschrieben oder durch eine andere Lösung realisiert werden kann. Die Abschussvorrichtung selbst wird derart ausgeführt, dass das Schließventil nicht erst zur Auslösung des Schusses geöffnet wird, sondern bereits vorher. Dadurch wirkt bereits vor Schussabgabe der im Sekundärbehälter voll eingestellte Druck auf den Geschosskörper. Der Abschuss des Geschoßkörpers erfolgt erst anschließend durch Betätigung (Lösen) der Feststelleinrichtung. Die beste Variante ist jedoch die Kombination beider Möglichkeiten.
Zur Unterstützung des Ladevorganges bei einer derartigen, als Vorderlader ausgebildeten Abschussvorrichtung, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im heckseitigen Bereich des Abschussrohres mindestens ein den Innenraum des Abschussrohres verbindender Rohranschluss vorgesehen ist, der mit einem Unterdruckerzeuger verbindbar ist. Durch den in dem Abschussrohr erzeugten Unterdruck wird dann beim Laden des jeweiligen Geschosskörpers dieser so lange automatisch in das Abschussrohr hineingezogen, bis er heckseitig gegen einen entsprechenden Anschlag stößt und die Feststelleinrichtung das Geschoss fixieren kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Ablaufsteuerung des Schließventils und/oder der Feststelleinrichtung und/oder der Unterdruckerzeugung beim Laden und der Schussabgabe der Abschussvorrichtung übernimmt, sodass z. B. das Ventil, nach dem das Geschoss das Abschussrohr verlassen hat, geschlossen wird. Dadurch kann ein vollständiges Entleeren des Sekundärbehälters vermieden werden.
Um bei Schussabgabe eine störungsfreie Strömung des Druckgases sicherzustellen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das Abschussrohr heckseitig eine Öffnung aufweist, deren Querschnitt maximal so groß ist, das es direkt durch einen Schließkolben des Schließventils verschließbar ist. Vorzugsweise sollte auch der zwischen dem Abschussrohr und dem Druckbehälter bestehende Verbindungskanal einen maximal möglichen Strömungsquerschnitt aufweisen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des Geschosskörpers Fixierelemente, die gegen den Druck von Rückstellfedern pneumatisch oder hydraulisch verschiebbar sind (beispielsweise in Zylinderhülsen verschiebbar angeordnete Sperrkugeln).
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand einer Figur erläuterten Ausführungsbeispiel.
In der Figur ist mit 1 eine pneumatische Abschussvorrichtung zum Verschießen eines Geschosses bzw. Geschosskörpers 2 bezeichnet. Die Abschussvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Abschussrohr 3 und einem mit diesem über ein Verbindungsrohr 4 verbundenen ersten (Sekundär-)Druckbehälter 5 eines separaten Druckluftsystems.
Die Abschussvorrichtung 1 ist über mehrere Rohrleitungen 7 mit einer Steuereinrichtung 8 verbunden. Zusätzlich kann ein Druckgaserzeuger (Kompressor) 9 vorgesehen werden, der den Primärbehälter 6 der Abschussvorrichtung 1 wieder befüllt. Dieser kann tragbar oder stationär vorhanden sein.
An dem zwischen dem Abschussrohr 3 und dem ersten (Sekundär-)Druckbehälter 5 befindlichen Verbindungsrohr 4 ist ein mit der Steuereinrichtung 8 verbundenes Ventil 10 angeordnet, das die heckseitige, etwa kaliberrohrgleiche Öffnung 11 des Abschussrohres 3 mittels eines Schließkolbens 12 verschließt.
Im heckseitigen Bereich des Abschussrohres 3 ist eine Feststelleinrichtungen 13 zur Lagefixierung des zu verschießenden Geschosskörpers 2 angeordnet. Bei diesen Feststelleinrichtungen 13 handelt es sich in dieser Ausführung um gegen den Druck von Rückstellfedern pneumatisch verschiebbare Sperrkugeln, die in eine Ringnut 14 des Geschosskörpers 2 eingreifen und ihn in Bezug auf das Abschussrohr 3 in seiner Lage halten.
Außerdem ist im heckseitigen Bereich des Abschussrohres 3 ein den Innenraum 15 des Abschussrohres 3 verbindender Rohranschluss 16 vorgesehen, der mit einem von der Steuereinrichtung 8 regelbaren Unterdruckerzeuger (in der Fig. nicht näher dargestellt) verbunden ist.
Zum Laden eines neuen Geschosskörpers 2 wird zunächst das Schließventil 10 geschlossen, so dass das Abschussrohr 3 von dem Druckraum, der von dem ersten Druckbehälter 5 und dem Verbindungsrohr 4 gebildet wird, getrennt ist. Dann wird der mit Dichtringen 17 versehene Geschosskörper 2 über die, vorzugsweise mit Entlüftungsnuten 100 zur Geräuschminimierung versehene, Mündung 18 in das Abschussrohr 3 eingeführt und durch Erzeugung eines Unterdruckes in dem Abschussrohr 3 zum heckseitigen Ende hin verschoben, bis es an einem Anschlag zur Anlage kommt (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Anschlag durch den Schließkolben 12 gebildet). Der Raum hinter dem Geschoss 2 wird evakuiert, das Geschoss 2 angesaugt, bis es am Boden anliegt.
Sobald der Geschoßkörper 2 seine Endlage erreicht hat, greifen Teile der Feststelleinrichtung 13 in umlaufende Rillen/Ringnut 14 des Geschosses bzw. Geschosskörpers 2 und halten dieses gegen den Druck. Derartige Teile können beispielsweise Sperrkugeln oder Klinken der Feststelleinrichtungen 13 sein, die in die Ringnut 14 des Geschosskörpers 2 eingreifen und fixieren diesen in dieser Position.
Soll nun der Geschosskörper 2 verschossen werden, wird zunächst das Schließventil 10 vollständig geöffnet und der Geschosskörper 2 dadurch mit dem Druckraum verbunden. Der Schließkolben 12 wird weggezogen und gibt die Verbindung mit dem Druckbehälter 5 frei. Anschließend wird die Feststelleinrichtung 13 gelüftet, so dass die Federn die Sperrkugeln oder Klinken von dem Geschosskörper 2 radial wegdrücken können und der Geschosskörper 2 freigegeben ist.
Sobald der Geschosskörper 2 die Mündung 18 des Abschussrohres 3 erreicht hat, wird das Schließventil 10 geschlossen und der Druck in dem ersten Druckbehälter 5 wieder auf einen vorgegebenen Solldruck erhöht. Die Druckerhöhung in dem ersten Druckbehälter 5 erfolgt mittels eines zweiten Druckbehälters 6, welcher einerseits mit dem Druckgaserzeuger 9 und andererseits über ein Ventil 20 mit dem ersten Druckbehälter 5 verbunden ist.
Die Abschussgeschwindigkeit v₀ wird durch den Druck im Druckbehälter 5 eingestellt. Um möglichst präzise Schießen zu können, ist vorgesehen, dass die Abschussgeschwindigkeit möglichst genau einstellbar ist und für die Folgeschüsse mit gleichem oder anderem Ziel reproduzierbar zu gestalten. Bei einer vorhandenen Abschussvorrichtung sind die Parameter, wie Volumen der Druckbehälter, Rohrlänge, Richtwinkel-Höhe, Masse der Geschosse, Reibung etc. festgelegt bzw. bekannt.
Als einziger Einstellwert bleibt daher der Druck des Druckgases im Sekundärbehälter, der seinerseits justiert werden muss (Steuerung 8), um eine bestimmte (reproduzierbare) Geschwindigkeit zu erreichen. Das im Sekundärbehälter 5 erforderliche Druckgasvolumen wird dem Primärbehälter 6 entnommen. Hierzu dient das Ventil 20 mit dem der gewünschte Druck im Sekundärbehälter 5 eingestellt wird.
Das Prinzip der Reproduzierbarkeit liegt somit zum Teil darin, dass für jeden Schuss der Druck im Sekundärdruckluftbehälter 5 genau eingestellt werden kann, solange der Primärbehälter 6 genügend Druck und Druckgasvolumen zur Verfügung hat/stellt. Mit der Dimensionierung der Behältergrößen werden die möglichen Schusszahlen (Kadenzen) und die Waffenbelastung festgelegt. Eine optimale Variante ergibt sich, wenn der Primärbehälter 6 einen hohen Druck und ein großes Volumen und der Sekundärbehälter 5 einen geringeren Druck und ein kleines Verhältnis aufweisen. Varianten sind jedoch auch möglich. So kann der Primärbehälter 6 einen hohen Druck bei kleinem Volumen etc. besitzen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können statt der Schließkolben 12 heckseitig auch separate Anschläge an dem Abschussrohr vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Abschussvorrichtung
2: Geschosskörper
3: Abschussrohr
4: Verbindungsrohr
5: (Sekundär-)Druckbehälter
6: (Primär-)Druckbehälter
7: Rohrleitung
8: Steuereinrichtung
9: Druckgaserzeuger
10: (Schließ-)Ventil
11: Öffnung
12: Schließkolben
13: Feststelleinrichtung
14: Ringnut
15: Innenraum
16: Rohranschluss
17: Dichtring
18: Mündung
20: Ventil
100: Entlüftungsnuten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 49631 [0002]
US 1709496 [0002]
US 556058 [0002]
US 20090145414 A1 [0003]
US 20090007765 A1 [0003]
US 20050188976 A1 [0003]
US 3536054 A [0003]
US 4833961 A [0003]
EP 1793166 B1 [0004]
CH 624480 A5 [0005]
EP 0037870 B1 [0006]
US 5415152 A [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.landships.freeservers.com/ah_ww1_mortars.htm [0002]
http://www.l-tan.com/ [0004]
http://www.l-tan.com/cannon4.asp [0004]

Claims

Pneumatische Abschussvorrichtung (1) zum Verschießen eines Geschosses bzw. Geschosskörpers (2) aus einem Abschussrohr (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Abschussrohr (3) mit einem Druckluftsystem verbunden ist, das zumindest einen Sekundärdruckbehälter (5) und einen Primärdruckbehälter (6) umfasst, wobei das Abschussrohr (3) mit dem Sekundärdruckbehälter (5) verbunden ist, das über ein Ventil (20) mit einem Primärdruckbehälter (6) funktional in Verbindung steht, wobei über das Ventil (20) der gewünschte Druck im Sekundärbehälter (5) eingestellt werden kann.
Pneumatische Abschussvorrichtung (1) zum Verschießen eines Geschosses bzw. Geschosskörpers (2) aus einem Abschussrohr (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Abschussrohr (3) mit einem Sekundärdruckbehälter (5) verbunden ist und zwischen dem Sekundärdruckbehälter (5) und dem Abschussrohr (3) ein Ventil (10) angeordnet ist, das derart betätigbar ist, das es die Verbindung zwischen dem Sekundärdruckbehälter (5) und dem Abschussrohr (3) nach dem Ladevorgang der Abschussvorrichtung (1), aber bereits vor der Schussabgabe freigibt.
Pneumatische Abschussanlage nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch ihre Kombination.
Abschusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Abschussrohr (3) wenigstens eine Feststelleinrichtung (13) zur Lagefixierung des jeweils zu verschießenden Geschosskörpers (2) angebracht ist.
Abschussvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (13) vorzugsweise mindestens ein radial verschiebbares Fixierelement umfasst, welches im geladenen Zustand der Abschussvorrichtung (1) in eine Ringnut (14) des Geschosskörpers (2) eingreift und diesen in seiner Lage fixiert, und welches zur Schussabgabe aus der Ringnut (14) des Geschoßkörpers (2) herausziehbar ist.
Abschussvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (13) Sperrkugeln oder Klinken oder dergleichen besitzt.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im heckseitigen Bereich des Abschussrohres (3) mindestens ein den Innenraum (15) des Abschussrohres (3) verbindender Rohranschluss (16) vorgesehen ist, der mit einem Unterdruckerzeuger verbindbar ist.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (8) zur Ablaufsteuerung des Ventils (10) und/oder der Feststelleinrichtung (13) und/oder des Unterdruckerzeugers mit der Abschussvorrichtung (1) verbunden ist.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschussrohr (3) heckseitig eine Öffnung (11) aufweist, deren Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Kaliberrohrabschnittes des Abschussrohres (3) entspricht, und welche direkt durch einen Schließkolben (12) des Ventils (10) verschließbar ist.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschussrohr (3) mit dem ersten Druckbehälter (5) über ein Verbindungsrohr (4) verbunden ist, dessen Strömungsquerschnitt mindestens dem Querschnitt des Kaliberrohres des Abschussrohres (3) entspricht.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (13) ein Fixierelement umfasst, welches gegen den Druck einer Rückstellfeder pneumatisch oder hydraulisch verschiebbar ist.