DE102009058049A1

DE102009058049A1 - Pneumatische Abschussvorrichtung

Info

Publication number: DE102009058049A1
Application number: DE102009058049A
Authority: DE
Inventors: Detlef Eckhoff
Original assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Current assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: WO2011082750A1; DE102009058049B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Abschussvorrichtung zum Verschießen eines Geschosskörpers (2) aus einem Abschussrohr (3), welches mit einem Druckbehälter (4) verbunden ist, wobei an dem Abschussrohr (3) eine Feststelleinrichtung (7) zur Lagefixierung des jeweils zu verschießenden Geschosskörpers (2) angeordnet ist.
Um mit einer derartigen Vorrichtung sehr genaue reproduzierbare Abgangsgeschwindigkeiten der Geschosskörper (2) sehr genau und reproduzierbar einstellen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass der heckseitige Bereich des Abschussrohres (3) ohne Zwischenschaltung eines Schaltventils direkt mit dem Druckbehälter (4) verbunden ist. Dabei umfasst die Feststelleinrichtung (7) zur Lagefixierung des Geschosskörpers (2) mindestens ein radial verschiebbares Fixierelement (8), welches von einer ersten Position, bei welcher der Geschosskörper (2) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Gasdruckes in dem Abschussrohr (3) hinsichtlich seiner Lage fixiert bleibt, in eine zweite Position betätig bar ist, bei welcher ein Lösen des Fixierelementes (8) von dem Geschosskörper (2) erfolgt, so dass der Geschosskörper (2) durch den Gasdruck des von dem Druckbehälter (4) bereitgestellten Gases aus dem Abschussrohr (3) gestoßen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Abschussvorrichtung zum Verschießen eines Geschosskörpers aus einem Abschussrohr, welches mit einem Druckbehälter verbunden ist, wobei in dem Abschussrohr eine Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des zu verschießenden Geschosskörpers angeordnet ist. Unter Geschosskörper werden nachfolgend Projektile, Aufklärungssonden, Rettungseinrichtungen und dgl. verstanden.
Eine derartige, als Vorderlader ausgebildete Abschussvorrichtung ist beispielsweise aus der US 5,415,152 A bekannt. Bei dieser bekannten Abschussvorrichtung erfolgt die Schussabgabe dadurch, dass ein zwischen Abschussrohr und Druckbehälter befindliches Schaltventil geöffnet wird, so dass das Druckgas auf den heckseitigen Bereich des Geschosskörpers auftrifft und diesen aus dem Abschussrohr heraus stößt. 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.
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.
Diverse weitere pneumatische, Druckluft betriebene 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.
Wie sich in der Praxis gezeigt hat, weisen die mit dieser bekannten Abschussvorrichtung verschossenen Geschosskörper Abgangsgeschwindigkeiten auf, die nur eine geringe Reproduzierbarkeit besitzen.
Mit der Reproduzierbarkeit einer pneumatischen Abschussvorrichtung beschäftigt sich die nicht vor veröffentlichte DE 10 2009 039 549.0 . 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 Primärdruckbehälter funktional verbunden, wobei der Primärdruckbehälter in einer bevorzugten optimalen Version einen hohen Druck und ein großes Volumen und der Sekundärdruckbehälter ein 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. Im heckseitigen Bereich des Abschussrohres ist eine Feststelleinrichtungen zur Lagefixierung des zu verschießenden Geschosskörpers angeordnet. Bei diesen Feststelleinrichtungen handelt es sich bevorzugt um gegen den Druck von Rückstellfedern pneumatisch verschiebbare Sperrkugeln, die in eine Ringnut des Geschosskörpers eingreifen und ihn in Bezug auf das Abschussrohr 3 in seiner Lage halten.
Die nicht vor veröffentlichte DE 10 2009 041 094.5 beschäftigt sich mit der Reichweitensteuerung einer Druckluftwaffe im Nahbereich von beispielsweise 20 bis 100 m. Dabei wird davon ausgegangen, Abschuss- und damit Auftreffgeschwindigkeit der Munition bzw. Wirkkörper auf die auszubringende Entfernung so zu bestimmen, dass die Munition auf unterschiedliche individuelle Distanzen verschossen werden kann, wobei insbesondere die nicht letale Munition weiterhin nicht letal wirkt. Dies hat zur Folge, dass die Mündungsenergie stufenlos auf den jeweiligen Einsatz bzw. die jeweilige erforderliche Einsatzreichweite eingestellt werden kann. Diese Geschossenergiesteuerung kann durch Regelung des Schussdruckes realisiert werden. Die Regelung des Schussdrucks kann einmal durch die Regelung des Betriebsgasdrucks und/oder aber durch die Beeinflussung der Ventilcharakteristik (Ventilöffnungszeit) erfolgen. Da eine falsche Druckwahl katastrophale Folgen haben könnte, wird zudem nicht nur eine rein elektronische Überprüfung des Druckniveaus vorgeschlagen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine weitere pneumatische Abschussvorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit welcher sehr genaue und reproduzierbare Abgangsgeschwindigkeiten der Geschosskörper einstellbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, dass der heckseitige Bereich des Abschussrohres nicht über ein Ventil, sondern direkt mit dem Druckbehälter verbunden ist, so dass der jeweilige, in dem Abschussrohr befindliche Geschosskörper den Druckbehälter waffenrohrseitig verschließt und ständig von dem Druck des Gases in dem Druckbehälter beaufschlagt wird. Dabei umfasst die Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des Geschosskörpers mindestens ein radial verschiebbares Fixierelement, welches von einer ersten Position, bei welcher der Geschosskörper bis zum Erreichen eines vorgegebenen Gasdruckes in dem Abschussrohr hinsichtlich seiner Lage fixiert bleibt, in eine zweite Position betätigbar ist, bei welcher ein Lösen des Fixierelementes von dem Geschosskörper erfolgt, so dass der Geschosskörper durch den Gasdruck des von dem Druckbehälter bereitgestellten Gases aus dem Abschussrohr gestoßen wird.
Mit einer derartigen Abschussvorrichtung lassen sich präzise und reproduzierbare Abschussgeschwindigkeiten erzielen. Insbesondere, wenn die zwischen Geschosskörper und Druckbehälter bestehende Verbindungsleitung einen Strömungsquerschnitt aufweist, der größer oder gleich dem Kaliberdurchmesser des Abschussrohres ist, ergeben sich definierte Strömungsvorgänge bei der Schussabgabe, die zu einer entsprechend präzisen und reproduzierbaren Abschussgeschwindigkeit des jeweiligen Geschosskörpers führen.
Bei diesem Grundkonzept bildet der Strömungsquerschnitt des Abschussrohres den kleinsten Querschnitt beim Strömungsübergang vom Druckbehälter zum Abschussrohr.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des Geschosskörpers um eine pneumatisch oder hydraulisch lösbare Federspeicherbremse. Diese weist als Fixierelement eine das Geschoss umfassende (und aus mehreren Lamellen bestehende), radial verschiebbare Klemmbuchse mit Außenkonus auf, welche mindestens teilweise von einer axial verschiebbaren Klemmhülse mit Innenkonus umfasst wird, auf deren, in axialer Richtung gesehen, ersten Ende eine Spannfeder und auf deren gegenüberliegenden zweiten Ende ein Ringkolben wirkt, so dass bei Druckbeaufschlagung des Ringkolbens die Klemmbuchse gegen die Kraft der Spannfeder verschoben wird und die Klemmbuchse außer Eingriff mit dem Geschosskörper gelangt. Eine Alternativlösung neben der auf Reibschluss basierenden Feststellbremse ist eine Feststellbremse über Formschluss. Dazu können am Umfang der Abschussvorrichtung angeordnete Kugeln eingebunden werden, welche das Geschoss über eine umlaufende Nut kraftschlüssig arretieren, ähnlich der DE 10 2009 039 549.0 . Zum Lösen werden die Kugeln mechanisch oder fremd betätigt (hydraulisch, pneumatisch, elektrisch etc.) freigegeben.
Um eine sehr kompakte Bauweise der Abschussvorrichtung zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Abschussrohr teilweise innerhalb des Druckbehälters anzuordnen, wobei sich das heckseitig offene Ende des Abschussrohres innerhalb des Druckbehälters befindet.
In Anhängigkeit vom Ladekonzept, Vorderlader oder Hinterlader und der Geschossform sollte sich eine Abdichtung im zylindrischen Bereich des Geschosskörpers und abhängig von der Feststelleinrichtung vor oder hinter diese angeordnet sein. Die Abdichtung kann abhängig von der Geschossform und dem Ladekonzept als statische Lippendichtung Bestandteil des Geschosses oder Bestandteil der Abschussvorrichtung sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Abdichtung als aufblasbare Dichtung auszuführen. Dazu sollte die Dichtung Bestandteil der Abschussvorrichtung sein. Eine aufblasbare Dichtung besitzt einen Vorteil in Bezug auf das Ladeverhalten und schützt darüber hinaus die Dichtung im eigentlichen Ladevorgang.
Für das heckseitige Abstützen des Geschosskörpers insbesondere beim Ladevorgang können bei der Ausführung als Vorderlader beispielsweise 2 bis 3 am Umfang angeordnete Anschläge auf der inneren Oberfläche des Abschussrohres angeordnet sein. Grundsätzlich ist zumindest aber ein Anschlag notwendig, um das Geschoss beim Ladevorgang in eine definierte Position schieben zu können, bevor die Feststelleinrichtung das Geschoss blockiert.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abschussvorrichtung mit einem in dem Abschussrohr befindlichen Geschosskörper vor Schussabgabe und
2 einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 dargestellten Abschussvorrichtung im Bereich der Feststelleinrichtung zur Lagefixierung des Geschosskörpers.
In 1 ist mit 1 eine pneumatische Abschussvorrichtung zum Verschießen eines Geschosskörpers 2 bezeichnet. Die Abschussvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Abschussrohr 3 und einem Druckbehälter 4, wobei das Abschussrohr 3 teilweise innerhalb des Druckbehälters 4 angeordnet ist und sein heckseitiges Ende 5 eine Öffnung 6 aufweist, durch welche die Gase des Druckbehälters 4 direkt, d. h. ohne Zwischenschaltung eines Ventils, in das Abschussrohr 3 gelangen. Dadurch verschließt der jeweilige, in dem Abschussrohr 3 befindliche Geschosskörper 2 den Druckbehälter 4 waffenrohrseitig und wird ständig von dem Druck des Gases in dem Druckbehälter 4 beaufschlagt.
An dem Abschussrohr 3 ist im heckseitigen Bereich eine Feststelleinrichtung 7 zur Lagefixierung des jeweils zu verschießenden Geschosskörpers 2 angeordnet. Bei dieser Feststelleinrichtung 7 handelt es sich um eine hydraulisch lösbare Federspeicherbremse, die als Fixierelement 8 eine den Geschosskörper 2 außenseitig umfassende, radial verschiebbare Klemmbuchse mit Außenkonus enthält, welche mindestens teilweise von einer axial verschiebbaren Klemmhülse 9 mit Innenkonus umfasst wird (2).
An dem, in axialer Richtung gesehen, ersten Ende 10 der Klemmhülse 9 greift eine aus Tellerfedern bestehende Spannfeder 11 an, welche die Klemmhülse 9 in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nach unten und damit die Klemmbuchse 8 gegen die Außenwand 12 des Geschosskörpers 2 drückt und diesen in seiner Lage fixiert.
Auf das dem ersten Ende 10 der Klemmhülse 9 gegenüberliegende zweite Ende 13 wirkt ein axial verschiebbarer Ringkolben 14, der in einem mit Öl gefüllten Zylinder 20 angeordnet ist, so dass bei Druckbeaufschlagung dieses Ringkolbens 14 die Klemmbuchse 8 gegen die Kraft der Spannfeder 11 verschoben wird und die Klemmbuchse 8 außer Eingriff mit dem Geschosskörper 2 gelangt.
Zum Verschießen eines Geschosskörpers 2 wird dieser zunächst von der Mündung 15 des Abschussrohres 3 her geladen (Vorderlader) und rutscht bei geöffneter Klemmbuchse 8 der Feststelleinrichtung 7 (d. h. der Ringkolben 14 ist druckbeaufschlagt) so lange zum heckseitigen Ende 5 des Abschussrohres 3, bis die Enden des Leitwerkes 16 des Geschosskörpers 2 auf einen Anschlag 17 des Abschussrohres 3 auftreffen.
Anschließend wird der Druck an dem Ringkolben 14 abgeschaltet, so dass die Klemmbuchse 8 durch die Spannfeder 11 gegen die Außenwand 12 des Geschosskörpers 2 gedrückt wird und diesen in dieser Lage fixiert.
Soll nun der Geschosskörper 2 verschossen werden, so wird der Druckbehälter 4, gegebenenfalls nach Richten der Abschussvorrichtung 1 mittels eines nicht dargestellten Höhenrichtteiles, entsprechend der für die vorbestimmte Schussweite erforderlichen Druckluftmenge über die Rohrleitung 18 mit einem nicht dargestellten Druckluftkompressor befüllt und der Druck in dem Druckbehälter 4 – und damit auch im heckseitigen Bereich des Geschosskörpers 2 – erhöht. Die Einstellung des für den Abschuss des Geschosskörpers 2 benötigten Behälterdruckes erfolgt über ein fein justierbares Druckbegrenzungsventil (nicht dargestellt), welches direkt am Druckbehälter 4 befestigt ist.
Weist das in dem Druckbehälter 4 befindliche Gas den durch das Druckbegrenzungsventil definierten Innendruck auf, so schaltet der Druckluftkompressor ab, und durch Betätigung eines Schaltventils kann nun der hydraulische Druck auf den Ringkolben 14 erhöht werden, so dass die Klemmbuchse 8 der Feststelleinrichtung 7 den Geschosskörper 2 freigibt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das Lösen der Klemmbuchse statt durch hydraulischen Druck auch durch pneumatischen Druck erfolgen. Außerdem kann vorgesehen sein, dass auch das Klemmen statt durch ein Tellerfederpaket durch hydraulischen Druck erfolgt, so dass sowohl das Klemmen als auch das Lösen der Klemmbuchse durch hydraulischen Druck erfolgen.
Außerdem können als Treibgase zur Beschleunigung des jeweiligen Geschosskörpers statt Druckluft auch anderes Treibgas verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Abschussvorrichtung
2: Geschosskörper
3: Abschussrohr
4: Druckbehälter
5: heckseitiges Ende
6: Öffnung
7: Feststelleinrichtung
8: Fixierelement, Klemmbuchse
9: Klemmhülse
10: erstes Ende
11: Spannfeder
12: Außenwand
13: zweites Ende
14: Ringkolben
15: Mündung
16: Leitwerk
17: Anschlag
18: Rohrleitung
20: Zylinder

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

US 5415152 A [0002]
EP 0037870 B1 [0003]
US 20090145414 A1 [0004]
US 20090007765 A1 [0004]
US 20050188976 A1 [0004]
US 3536054 A [0004]
US 4833961 A [0004]
DE 102009039549 [0006, 0013]
DE 102009041094 [0007]

Claims

Pneumatische Abschussvorrichtung (1) zum Verschießen eines Geschosskörpers (2) aus einem Abschussrohr (3), welches mit einem Druckbehälter (4) verbunden ist, wobei – an dem Abschussrohr (3) eine Feststelleinrichtung (7) zur Lagefixierung des jeweils zu verschießenden Geschosskörpers (2) angeordnet ist, – der heckseitige Bereich des Abschussrohres (3) ohne Zwischenschaltung eines Ventils mit dem Druckbehälter (4) verbunden ist, sodass der jeweilige, in dem Abschussrohr (3) befindliche Geschosskörper (2) den Druckbehälter (4) waffenrohrseitig verschließt und ständig von dem Druck des Gases in dem Druckbehälter (4) beaufschlagt wird, und – durch ein Lösen des Fixierelementes (8) der Geschosskörper (2) durch den Gasdruck des von dem Druckbehälter (4) bereitgestellten Gases aus dem Abschussrohr (3) gestoßen wird.
Abschussvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Feststelleinrichtung (7) um eine pneumatisch oder hydraulisch lösbare Federspeicherbremse handelt.
Abschussvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federspeicherbremse als Fixierelement (8) eine den Geschosskörper (2) ringförmig umfassende, radial verschiebbare Klemmbuchse (8) mit Außenkonus enthält, welche mindestens teilweise von einer axial verschiebbaren Klemmhülse (9) mit Innenkonus umfasst ist, auf deren, in axialer Richtung gesehen, ersten Ende (10) eine Spannfeder (11) und auf deren gegenüberliegenden zweiten Ende (13) ein Ringkolben (14) wirken, so dass bei Druckbeaufschlagung des Ringkolbens (14) die Klemmbuchse (8) gegen die Kraft der Spannfeder (11) verschiebbar ist und die Klemmbuchse (8) außer Eingriff mit dem Geschosskörper (2) gelangt.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschussrohr (3) heckseitig offen und direkt mit dem Innenraum des Druckbehälters (4) verbunden ist.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschussrohr (3) mindestens heckseitig innerhalb des Druckbehälters (4) angeordnet ist.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des Abschussrohres (3) den kleinsten Querschnitt beim Strömungsübergang vom Druckbehälter (4) zum Abschussrohr (4) bildet.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung eingebunden ist, die Bestandteil des Geschosskörpers (2) oder der Abschussvorrichtung (1) ist.
Abschussvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine aufblasbare Dichtung ist.
Abschussvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung abhängig vom Ladekonzept und der Geschossform im zylindrischen Bereich des Geschosskörpers (2) vor oder hinter der Feststelleinrichtung (7) angeordnet ist.
Abschussvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Vorder- als auch als Hinterlader ausgeführt ist.