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Pulverraketenantrieb Die Erfindung betrifft einen Pulverraketenantrieb
mit rohrförmigen, axial in der Rakete angeordneten, an Rosten oder Tragvorrichtungen
mittels mehrerer über die Länge der Tragvorrichtungen verteilter, die Pulverblöcke
durchdringender Nadeln gehaltenen Pulverblöcken.
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Eine besonders schwierige Aufgabe, die sich beim Antrieb von rückstoßgetriebenen
Raketen durch Pulvertreibsätze ergibt, ist die, ein einwandfreies Verhalten der
Treibladung bei hohen Beschleunigungen zu sichern.
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Bei einer großen Anzahl von pulvergetriebenen Rückstoßantrieben handelt
es sich um Schleudervorgänge, die sich mit hoher Beschleunigung vollziehen. Ein
besonders typischer Fall hierfür sind die sogenannten halbselbstgetriebenen, aus
einem Lauf abgeschossenen Geschosse mit einer für sich in der Seele des Geschosses
abbrennenden Treibladung, ferner zahlreiche Geschosse mit Eigenantrieb, insbesondere
Panzerabwehrgeschosse, für die aus Gründen der Genauigkeit in immer stärkerem Maße
sehr kurze Verbrennungsdauern angestrebt werden, die für einen gegebenen Vortrieb
eine starke Auftreffwirkung, d. h. Beschleunigung, bedeuten.
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Bei der praktischen Konstruktion eines rückstoßgetriebenen Geschosses
wird aus zahlreichen Gründen ein Mantel von langgestreckter, meist sehr stark langgestreckter
Form verwendet.
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Die in diesem Mantel enthaltene Treibladung bildet dann eine Gesamtheit
von verhältnismäßig hohem, mitunter sogar sehr hohem Beharrungsvermögen.
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Für den Fall, daß die Beschleunigung, der eine solche langgestreckte
Ladung im Augenblick des Abschießens oder während der Verbrennung der Ladung auf
dem Weg des Geschosses unterliegt, nur gering ist bzw. sich in mäßigen Grenzen hält,
sind die üblichen Konstruktionen solcher Geschosse ausreichend, und es besteht keine
Gefahr, daß der mechanische Widerstand der Treibladlzng beeinträchtigt wird. Die
Treibladungen nehmen vielmehr die beim Abfeuern des Schusses und während der Verbrennung
der Ladung auf der Geschoßbahn auftretende Stoßwirkungen auf, so daß ein normales
Verhalten erreicht wird.
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Werden die Beschleunigungen aber größer, wie dies bei zahlreichen
modernen selbstgetriebenen Geschossen der Fall ist, so ergeben sich jedoch hiervon
sehr verschiedene Verhältnisse.
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Eine der Bedingungen eines Schusses mit sehr hoher Beschleunigung
ausgesetzte langgestreckte bzw. sehr langgestreckte Treibladung, die in der üblichen
Weise angebracht ist, zerplatzt unter der Stoßwirkung, der sie beim Abfeuern des
Schusses ausgesetzt wird, oder der starken Beschleunigung in der Verbrennungsphase.
Demzufolge ergeben sich erhebliche Überdrücke, die letzten Endes zu einem Explodieren
des Treibsatzes führen.
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Dieses ungünstige Verhalten einer langgestreckten Treibladung unter
der Wirkung starker Beschleunigungen ist eine Folge der ungünstigen mechanischen
Eigenschaften das Pulvers bzw. seiner schlechten Widerstandsfähigkeit gegen die
als Folge des Beharrungsvermögens auftretenden Stoßbeanspruchungen, sobald diese
ein gewisses Maß überschreiten. Es handelt sich hierbei um nichts anderes als um
das Problem des axialen Trägheitswiderstandes von langgestreckten Körpern aus zerbrechlichem
Werkstoff. Es ist allgemein bekannt, daß solche Körper um so weniger widerstandsfähig
gegen Stöße sind, je größer ihr Beharrungsvermögen ist.
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Zur Lösung dieses Problems sind bereits zahlreiche Wege aufgezeigt
worden. So ist es bereits bekannt, die die Treibladung bildenden Blöcke mittels
beispielsweise als seitlich an den Blöcken vorgesehener Lamellen auf den Tragvorrichtungen
oder festen Rosten innerhalb des Körpers der Rakete zu halten. Diese über Roste
erfolgende Verkeilung der Treibladung innerhalb des Raketenkörpers reicht für Geschosse
mit geringer Beschleunigung voll aus. Wird
das Geschoß jedoch starken
Beschleunigungen unterworfen, so ist diese bekannte Methode nicht mehr zufriedenstellend.
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Vielmehr werden nunmehr die auf den Rosten aufruhenden Treibladungen
Knickbeanspruchungen auf Grund der Trägheitskräfte unterworfen, wobei auch, wenn
die Treibsätze auf Haltestangen aufgezogen werden, wie dies bei anderen bekannten
Systemen der Fall ist, kein besseres Verhalten erzielt werden kann. Da die Ladungen
vielmehr aus einem relativ wenig stabilen Material bestehen, zerbröckeln und zerbrechen
sie, was zu Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung führen kann, wodurch die gesamte
Rakete zur Explosion gebracht werden kann. Auch können unverbrannte Teile der Ladung
ausgeschleudert werden, was zu einer allgemeinen Gefährdung des mit den Geschossen
umgehenden Personals führt.
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Ferner findet auch infolge der Turbulenz der Verbrennungsgase in unmittelbarer
Nähe der Tragroste eine wesentlich schnellere Verbrennung der Ladung statt, die
eine nicht zu berechnende ungleichmäßige Leistung des Antriebes ergibt.
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Es ist auch bereits bekanntgeworden, die einzelnen Pulverblöcke über
Nadeln innerhalb der Rakete an einem axial ausgebildeten Tragbolzen aufzuhängen.
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Befestigungsvorrichtung für die Ladungen
das Zentrum des Raketenantriebes einnimmt und dadurch in unannehmbarer Weise zuerst
die progressive Zündung der Ladung und schließlich das gleichmäßige Ausströmen der
Gase behindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese, den bekannten Antrieben
anhaftenden Nachteile zu vermeiden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,
daß innen oder außen an den Pulverblöcken Längslamellen vorgesehen sind, die die
die Pulverblöcke tragenden Nadeln halten.
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Auf diese Weise können bei dem erfindungsgemäßen Raketenantrieb langgestreckte
Ladungen verwendet werden, die im Fall von Raketenantrieben mit besonders hoher
Beschleunigung und größerer Reichweite in mehreren Etagen angeordnet sein können.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Längslamellen in an sich bekannter
Weise eine der Wölbung der Pulverblöcke an der Anlagestelle angepaßte Wölbung auf.
Auch können die Nadeln an ihrem einen Ende vorspringende Köpfe aufweisen, deren
Höhe gleich dem Abstand der Längslamellen von der Innenfläche des Raketengehäuses
ist. Auf diese Weise wird eine sichere Halterung erreicht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Konstruktion gehen
aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen hervor. Diese beschriebenen
Beispiele beziehen sich auf eine Rakete, deren Ladung lediglich in zwei Etagen angeordnet
ist. Selbstverständlich können auch mehrere Etagen vorgesehen sein, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnungen zeigen in Fig.l einen axialen Längsschnitt
einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, in Fig. 2 und 3 Schnitte
gemäß den Linien II-II und III-11I in Fig. 1, in Fig.4 in einer Fig. 1 entsprechenden
Darstellung eine Abänderung der erfindungsgemäßen Konstruktion und in Fig. 5 und
6 Schnitte gemäß den Linien V-V und VI-VI in Fig.4. Der Pulverraketenantrieb ist
innerhalb einer rohrförmigen Hülle, die aus zwei Rohren besteht, nämlich einem vorderen
Rohr 26 und rückwärtigen Rohr 25, die beispielsweise über ein Gewinde miteinander
verbunden sind, angeordnet.
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Ein vorderer Rost oder Käfig 33 stützt sich über einen Ringflansch
34 auf der vorderen Kante 35 des vorwärtigen Rohres 26 ab. Zwischen den Rohren 25
und 26 des Gehäuses ist ein Zwischenrost 36 befestigt. Auf den konvergierenden Teil
des nicht bezeichneten Stabilisierungsrohres ruht ein rückwärtiger Rost 37.
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Die Ladung jeder der beiden Stufen besteht z. B. aus zwei rückwärtigen
zylindrischen konzentrischen rohrförmigen Blöcken 38 und 39 und zwei vorwärtigen
konzentrischen zylindrischen Blöcken 40 und 41.
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Gemäß der Erfindung weist der vorwärtige Käfig oder Rost 33 Lamellen
42 und 43 von leicht gewölbtem Querschnitt auf, wobei die Lamellen 42 im Umfangsbereich
und die Lamellen 43 in einer Zwischenstellung angeordnet sind. Die Lamellen sind
in beliebiger geeigneter Weise (durch Anschweißen, Löten oder Klammern) an dem vorwärtigen
Käfig, ebenso wie auch weitere Lamellen 44 und 45, die dem Zwischenrost
36 zugeordnet sind, an diesem befestigt. Diese längsgerichteten und im Zwischenbereich
angeordneten Lamellen sind nach der Erzeugenden des Zylinders der röhrenförnügen
Ladungen, die koaxial zu dem Gehäuse angeordnet sind, orientiert und vorzugsweise
am Umfang jedes Blockes angeordnet. Es sind zwei oder mehr, vorzugsweise drei solcher
Lamellen vorgesehen, die aus dünnem Blech bestehen und vorzugsweise im wesentlichen
rechteckigen, leicht gewölbten Querschnitt besitzen, so daß sie der Gasströmung
einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen.
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Gemäß der Erfindung weisen die Lamellen, die mit jedem ihr zugeordneten
Rost verbunden oder an diesem aufgehängt sind, in radialer Anordnung mit einem Kopf
47 versehene Nadeln 46 auf, deren jede zwei nebeneinanderliegende, der gleichen
radialen Richtung entsprechende Lamellen und gleichzeitig die zugeordneten Pulverblöcke,
die zu diesem Zweck Löcher 48 aufweisen, durchdringt.
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Der Kopf 47 jeder Nadel ist so profiliert, daß er der Gasströmung
einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich,
bewirkt, ohne daß es notwendig wäre, jede Nadel 46 an dem Kopf 47 zu verriegeln
oder mit ihm zu verschweißen, das einfache Einführen der Nadel, daß sie ihre Lagerung
nicht wieder verlassen kann, da ihr Kopf dann zur Anlage an die Innenfläche der
zugeordneten Röhre 25 oder 26 der Treibladung gelangt. Auf diese Weise bildet der
Gesamtteil der Lamellen und Nadeln ein vollkommenes Aufhängesystem für jede Ladungsstufe
ohne Gefahr einer Trennung der Teile voneinander während des Transports oder der
Verbrennung.
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Bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist jeder
Teil der Ladung an einem vorwärtigen, ihr zugeordneten Rost aufgehängt. Zusätzlich
ist für jeden Teil der Ladung ein rückwärtiger Rost vorhanden und derart die Ladung
jeder Etage an ihren beiden Enden festgelegt.
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Die Aufhängung durch radiale Nadeln erfolgt vorzugsweise an wenigstens
zwei Stellen jedes einzelnen Pulverblockes, wobei die Aufhängestellen in ein und
derselben Erzeugenden jedes Blockes liegen. Wie ersichtlich,
werden
deshalb bei aus koaxialen Rohrkörpern zusammengesetzten Ladungen durch ein und dieselbe
radiale Nadel zwei Pulverblöcke aufgehängt.
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Die Fig. 4 bis 6 veranschaulichen eine unmittelbar von der nach Fig.
1 bis 3 abgeleitete abgeänderte Ausführungsform eines Rückstoßantriebes gemäß der
Erfindung.
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Die Anordnung der Teile hierbei entspricht im wesentlichen der in
Fig. 1 bis 3 dargestellten, jedoch besteht die Treibladung einerseits aus einem
rückwärtigen Block 49 mit einer Mehrzahl von Perforationen aus zwei miteinander
durch radiale Speichen verbundenen Zylindern 49', 49" und andererseits einem die
vorwärtige Stufe bildenden Block 51 von hiermit identischem Querschnitt.
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Die Aufhängevorrichtung für die vorwärtige Stufe (vorwärtiger Rost,
vorwärtige Aufhängevorrichtung) sind die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig.1 bis 3.
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Die Aufhängevorrichtungen für die rückwärtige Stufe 49 sind etwas
anders ausgebildet, und zwar weist der Zwischenrost 52 drei Umfangslamellen 53 auf.
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Der mittlere Teil der Aufhängeanordnung besteht aus einem Rohr 54
mit einer Mehrzahl von Perforationen, das an den Rost 52 angeschweißt oder angelötet
ist und es ermöglicht, in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, mit einem Kopf
56 versehene Nadeln 55 einzubringen.
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Wie aus den Fig.5 und 6 ersichtlich ist, durchdringen die Nadeln 55
der vorwärtigen Stufe den vorwärtigen Block 51 in Richtung der Winkelhalbierenden
der radialen Speichen 51' der Pulverkörper 51, was jedoch in dieser vorwärtigen
Zone keinen Nachteil darstellt, weil hier noch eine verhältnismäßig gemäßigte Gasströmung
erzeugt wird.
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Die Nadeln 55 der rückwärtigen Stufe dagegen sind in Richtung der
Speichen 50 des Pulverblockes 49 und nicht der Winkelhalbierenden dieser Speichen
zugeordnet, weil in diesem Bereich eine wesentlich stärkere Gasströmung vorhanden
ist, die nicht behindert werden darf.