DE1131560B

DE1131560B - Liquid damming for rocket projectiles and recoil-free guns

Info

Publication number: DE1131560B
Application number: DESCH28381A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Siegmund; Josef Schaberger
Original assignee: Josef Schaberger & Co GmbH
Current assignee: Josef Schaberger & Co GmbH
Priority date: 1960-08-24
Filing date: 1960-08-24
Publication date: 1962-06-14

Description

Flüssigkeitsverdämmung für Raketengeschosse und rückstoßfreie Geschütze Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdämmung für Raketengeschosse und rückstoßfreie Geschütze unter Verwendung einer Flüssigkeit als Verdämmungsmasse für die Düse.Fluid containment for rocket projectiles and recoilless guns The invention relates to a damming for rocket projectiles and recoil-free Guns using a liquid as a damming compound for the nozzle.

Raketenbrennkammern, die mit festen Raketentreibstoffen geladen sind, werden zur Abdichtung des Raketeninneren gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz durch Verschließen der Düse geschützt. Das erfolgt im allgemeinen durch Einsetzen von zweckentsprechend geformten Verschlußstopfen, die meist aus Kunstharzen hergestellt sind. Neben dei abdichtenden Wirksamkeit soll nach Möglichkeit der Verschlußstopfen auch noch eine den Druckaufbau in der Kammer bei Brennbeginn fördernde verdämmende Wirkung haben, d. h. die Düse soll erst bei Erreichen eines bestimmten Druckes in der Brennkammer für das Ausströmen der Treibgase freigegeben werden. Bei Verwendung der üblichen plastischen Massen auf PVC- oder Polystyrolbasis zur Herstellung dieser Verdämmungsstopfen kann die Verdämmungswirkung nur in sehr begrenztem Umfange erreicht werden, da die Stopfen auch schon bei geringem Überdruck platzen. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bei Verwendung von Stopfen aus Kunststoffen ist das Hartwerden dieser Materialien bei Lagertemperaturen im Bereich von -40° C.Rocket combustion chambers loaded with solid rocket propellants are used to seal the interior of the rocket against the ingress of moisture and dirt protected by closing the nozzle. This is generally done by insertion of appropriately shaped plugs, mostly made of synthetic resins are. In addition to the sealing effectiveness, the stopper should if possible also a damming that promotes the pressure build-up in the chamber at the start of combustion Have an effect, d. H. the nozzle should only be activated when a certain pressure is reached in the combustion chamber to allow the propellant gases to escape. Using the usual plastic compounds based on PVC or polystyrene for the production of these Damming plugs can only achieve the damming effect to a very limited extent because the stoppers burst even with a slight overpressure. Another essential one The disadvantage of using stoppers made of plastics is that these materials become hard at storage temperatures in the range of -40 ° C.

Durch diese materialbedingte Verhärtung verliert der Stopfen nicht nur seine dichtende Wirksamkeit, sondern er kann infolge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Brennkammer und Verdämmungsstopfen so weit gelockert werden, daß er aus der zu verschließenden Düse vorzeitig herausfallen kann.Due to this material-related hardening, the stopper does not lose only its sealing effectiveness, but it can be due to the different expansion coefficients of the combustion chamber and damming plug are loosened so far that he is out of the the nozzle to be closed can fall out prematurely.

Eine andere Art der Verdämmung, die die Hauptnachteile der weiter oben beschriebenen vermeidet, ist ein Verdämmungsstopfen, der auf einer starren Platte eine Auflage aus einem auch bei tiefen Temperaturen elastischen Material trägt.Another type of damming that continues the main drawbacks Avoiding described above is a plug that is on a rigid Plate a support made of a material that is elastic even at low temperatures wearing.

Das gleiche Problem, das für Raketenbrennkammern beschrieben wurde, tritt auch für rückstoßlose Geschütze auf, bei denen, wie z. B. im Falle der Panzerfaust, die Treibladung so im Rohr angeordnet ist, daß die heißen Verbrennungsgase nach der Zündung das Geschoß aus dem Abschußrohr heraustreiben und gleichzeitig in der Gegenrichtung abströmen. Auch hier wird das Abströmen aus der am freien Rohrende angebrachten Düse durch Verdämmung verzögert.The same problem described for rocket combustion chambers also occurs for recoilless guns, in which, such. B. in the case of the bazooka, the propellant charge is arranged in the tube that the hot combustion gases after the ignition drive the projectile out of the launcher tube and at the same time in the Flow in the opposite direction. Here, too, the outflow is from the one at the free end of the pipe attached nozzle delayed by damming.

Zusammenfassend wurden die bisher bekannten Verdämmungen nur zur Abdichtung der Brennkammer gegen Eindringen von Fremdkörpern bzw. Feuchtigkeit und zur Verbesserung des Druckaufbaues nach Zündung des Treibstoffes bzw. zur besseren Druckverteilung der Verbrennungsgase im Falle der rückstoßlosen Geschütze ausgebildet.In summary, the previously known dammings were only used for sealing the combustion chamber against the ingress of foreign bodies or moisture and for improvement the pressure build-up after ignition of the fuel or for better pressure distribution of the combustion gases in the case of recoilless guns.

Eine chemische Einwirkung der den Verschlußstopfen bildenden Masse auf die aus dem Rohr bzw. aus der Brennkammer ausströmenden Verbrennungsgase wurde dabei nicht berücksichtigt.A chemical action of the mass forming the sealing plug on the combustion gases flowing out of the tube or from the combustion chamber not taken into account.

Es ist bekannt, für Waffen der oben geschilderten Art Treibsätze mit Zusätzen von salmäurebildenden Perchloraten zu verwenden. Die Salzsäuredämpfe weisen neben einer physiologischen Wirkung auch solche korrosiver Natur auf, die Waffen und Geräte beeinträchtigen. Eine Verminderung dieser Salzsäuredämpfe ist dringend erwünscht. Bei Verwendung von Waffen der geschilderten Art in weitgehend geschlossenen Räumen sind auch die Verbrennungsgase von Pulvern klassischer Zusammensetzungen, also von Pulvern auf der Nitroglyzerin-Nitrocellulose-Basis, infolge ihres hohen Kohlenoxydanteils äußerst gefährlich für den Schützen. Auch hier wäre eine Verminderung oder Beseitigung des Kohlenoxyds sehr erwünscht.It is known to use propellants for weapons of the type described above Use additives of hydrochloric acid-forming perchlorates. The hydrochloric acid vapors show in addition to a physiological effect also those of a corrosive nature on the weapons and affect devices. It is urgent to reduce these hydrochloric acid vapors he wishes. When using weapons of the type described in largely closed Rooms are also the combustion gases of powders of classic compositions, that is, of powders based on nitroglycerin-nitrocellulose, due to their high Carbon oxide content extremely dangerous for the shooter. Here too there would be a reduction or elimination of the carbon monoxide is very desirable.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine betriebssichere Verdämmung zu schaffen und gleichzeitig die Beimengung chemischer Substanzen in den Gasstrom zu ermöglichen.The object of the invention is to create an operationally reliable damming and at the same time to allow chemical substances to be added to the gas flow.

Die wird dadurch erreicht, daß in die Düse des Raketengeschosses bzw. in das Rohr des rückstoßfreien Geschützes ein den Austrittsquerschnitt für die Treibgase voll verschließender elastischer Behälter eingesetzt ist, der mit Flüssigkeit gefüllt ist und beim Abschuß zerstört wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Behälter aus einem innerhalb des geforderten Außentemperaturbereichs elastisch bleibenden Material, beispielsweise Silikonkautschuk.This is achieved by inserting into the nozzle of the rocket projectile or into the barrel of the recoil-free gun the outlet cross-section for the propellant gases fully closing elastic container is used, which is filled with liquid and is destroyed when shot down. In a further embodiment of the invention there is the container from an inside the required outside temperature range elastic material, for example silicone rubber.

Die Flüssigkeit in dem Behälter soll in dem geforderten Temperaturbereich weder erstarren noch einen den Behälter zerstörenden Dampfdruck entwickeln und soll Zusätze enthalten, die mit bestimmten Teilen der Verbrennungsgase unter Bildung neutraler oder in ihrer Wirkung genau definierter Bestandteile reagieren. Die Flüssigkeit kann aus einer wäßrigen Lösung von anorganischen oder organischen Verbindungen bestehen oder ein organisches Lösungsmittel mit darin gelösten organischen oder anorganischen Verbindungen sein.The liquid in the container should be in the required temperature range neither solidify nor develop a vapor pressure destroying the container and should Contain additives that form with certain parts of the combustion gases neutral or precisely defined components react. The liquid can consist of an aqueous solution of inorganic or organic compounds or an organic solvent with organic or inorganic ones dissolved therein Be connections.

Der elastische Behälter kann ein Beutel mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die eine wäßrige Lösung von Salzen, wie z. B. Ammoniumcarbonat, eine alkoholische Lösung von z. B. Kalilauge oder eine beliebige andere dem chemischen Zweck entsprechende Lösung oder ein Lösungsmittel ist.The elastic container can be a bag filled with a liquid be that an aqueous solution of salts, such as. B. ammonium carbonate, an alcoholic Solution of z. B. potassium hydroxide solution or any other appropriate chemical purpose Solution or a solvent.

Der Beutel wird nach Einfüllen der Flüssigkeit flüssigkeits- und gasdicht verschlossen.The bag becomes liquid-tight and gas-tight after the liquid has been filled locked.

In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch dargestellt.The invention is shown schematically in the drawings.

Fig. 1 stellt den Schnitt durch den Düsenteil einer Raketenbrennkammer dar. Die Brennkammer 1 verjüngt sich zum engsten Querschnitt 2, der in die Düse 3 übergeht. Der elastische Beutel 4 wird in den engsten Querschnitt eirigepaßt. Die Flüssigkeit 5 kann nach Einsetzen des Beutels und dessen Fixierung durch Verkleben mit der Düse eingefüllt werden, worauf die Einfüllöffnung des Beutels durch Verkleben oder Verschweißen oder auch mechanisch verschlossen wird. Zwischen Beutel 4 und Pulverladung 6 befindet sich normalerweise ein Polsterraum, dessen Größe von der Zündungsart und den Verbrennungscharakteristiken des verwendeten Treibpulvers abhängig ist. Die nach der Zündung entstehenden heißen Pulvergase erzeugen in der Brennkammer 1 einen schnellen Druckanstieg, durch den der Beutel 4 zerrissen wird. Die Flüssigkeit 5 wird in Form feinster Tröpfchen mitgerissen. Ein Teil der Feuergase reagiert dabei mit den in der Flüssigkeit enthaltenen wirksamen Substanzen. Beispielsweise wird der bei der Verbrennung von ammoniumperchlorathaltigen Treibsätzen gebildete Chlorwasserstoff mit einer ammoniakhaltigen Lösung unter Bildung von nichtkorrosivem und physiologisch wenig wirksamem Ammoniumchlorid reagieren; in diesem Falle besteht also die Füllung des Beutels aus einer wäßrigen Ammoniumcarbonat- oder Ammoniaklösung.Fig. 1 shows the section through the nozzle part of a rocket combustion chamber The combustion chamber 1 tapers to the narrowest cross section 2, which is in the nozzle 3 passes. The elastic bag 4 fits into the narrowest cross section. The liquid 5 can after insertion of the bag and its fixation by gluing be filled with the nozzle, whereupon the filling opening of the bag by gluing or welding or mechanically closed. Between bag 4 and Powder charge 6 is usually a cushioned room, the size of the The type of ignition and the combustion characteristics of the propellant powder used is. The hot powder gases produced after ignition are generated in the combustion chamber 1 shows a rapid increase in pressure by which the bag 4 is torn. The liquid 5 is carried away in the form of the finest droplets. Some of the fire gases react with the active substances contained in the liquid. For example, will the hydrogen chloride formed during the combustion of propellants containing ammonium perchlorate with an ammonia-containing solution with the formation of non-corrosive and physiological less effective ammonium chloride react; in this case there is the filling of the bag from an aqueous ammonium carbonate or ammonia solution.

Erfahrungsgemäß wird die Flüssigkeit nicht nur zerstäubt, sondern fast völlig verdampft. Die zur Zerstäubung bzw. Verdampfung erforderliche Energie wird dem Treibgasstrahl entnommen, der dadurch abgekühlt wird und auch an Druck verliert. Die Vermischung der Treibgase mit der Flüssigkeit erfolgt vorwiegend in und hinter der Lavaldüse, so daß eine die Leistung beeinträchtigende Energieverminderung im Triebwerk selbst nicht besteht.Experience has shown that the liquid is not only atomized, but almost completely evaporated. The energy required for atomization or evaporation is taken from the propellant gas jet, which is thereby cooled and also under pressure loses. The propellant gases are mainly mixed with the liquid in and behind the Laval nozzle, so that a reduction in energy which adversely affects the performance does not exist in the engine itself.

Die Bemessung der Flüssigkeitsmenge ist abhängig vom gewünschten Verdämmungsgrad, von der gewünschten Verminderung des Druckes hinter der Waffe, der geforderten Verminderung unerwünschter Bestandteile durch chemische Reaktionen zwischen Flüssigkeit und Feuergasen und dem für die Ballistik der Waffe notwendigen Gewicht.The calculation of the amount of liquid depends on the desired degree of damming, the desired reduction in pressure behind the weapon, the required reduction unwanted components due to chemical reactions between liquid and fire gases and the weight necessary for the ballistics of the weapon.

In Fig. II ist die prinzipielle Anbringung der Verdämmung in einem Rohr eines rückstoßfreien Geschosses dargestellt. Der mit der Flüssigkeit 5 gefüllte Beutel 4 wird durch eine starre Scheibe 7 verschlossen, die beispielsweise aus paraffinierter Hartfaser oder einem wasserfesten Kunststoff bestehen kann. Der gefüllte und verschlossene Beutel 4 wird in das Geschützrohr 8 eingeführt und durch Verkleben mit der Geschützwandung so fixiert, daß ein definierter Raum zwischen der Pulverladung 6 und dem Beutel 4 besteht. Beim Abschuß spielen sich sinngemäß die gleichen Vorgänge wie bei der Raketenbrennkammer ab.In Fig. II the basic installation of the damming is in one Tube of a recoil-free projectile shown. The one filled with the liquid 5 Bag 4 is closed by a rigid disc 7, for example made of paraffin Hard fiber or a waterproof plastic can be made. The filled and sealed Bag 4 is inserted into the gun barrel 8 and glued to the gun wall fixed so that a defined space between the powder charge 6 and the bag 4 exists. When shooting, the same processes take place as with the Missile combustion chamber.

Einige Beispiele für die Zusammensetzung der Verdämmungsflüssigkeiten sollen noch angegeben werden: 1. 6 bis 15 % Ammoniumcarbonat, 2 bis 5 0% Ammoniumsulfat, Rest Wasser. Bei Verwendung der angeführten Rezeptur wird die bei der Verbrennung perchlorathaltiger Treibsätze gebildete Chlorwasserstoffsäure ganz oder teilweise durch die Bildung von Ammoniumchlorid neutralisiert und damit ihre korrodierende Wirkung weitgehend aufgehoben. 2. 3 bis 8% Ammoniumrhodanid, 5 bis 12 % Natriumcarbonat, 2 bis 41/o Natriumhydroxyd, Rest Wasser. Der Schmelzpunkt dieser Mischung liegt unter -65° C, so daß sich diese besonders für den Einsatz in Bordraketen für hochfliegende Flugzeuge eignet. Durch den Gehalt an Ammoniumsalzen und an Carbonat bzw. Hydroxyd wird bei Verwendung von perchlorathaltigen Treibsätzen ebenfalls eine Verminderung der beim Abbrand gebildeten Chlorwasserstoffdämpfe erreicht und somit die korrodierende Wirkung herabgesetzt. 3. Alkoholische Kalilauge. Diese Zusammensetzung eignet sich besonders für den Einsatz von Raketen auf Schiffen und bewirkt durch den Gehalt an Hydroxyd ebenfalls eine Herabsetzung der Korrosion von Chlorwasserstoffdämpfen bei Verwendung perchlorhaltiger Treibsätze. 4. 3 bis 12 % Ammoniumcarbonat, Rest Formamid. Hier gilt das für 3 Gesagte sinngemäß, wobei eine verstärkte Verminderung der Chlorwasserstoffnebel erreicht wird. 5. Emulsion von 2 bis 20% Ammoniumalaun in Tetrachlorkohlenstoff mit Zusatz von Magnesiumstearat von 0,5 bis 211/o als Stabilisator. Diese Rezeptur eignet sich besonders für den Einsatz in rückstoßfreien Geschützen bzw. Raketen mit Brennzeiten unter 10 Millisekunden.Some examples for the composition of the sealing fluids should be given: 1. 6 to 15% ammonium carbonate, 2 to 50% ammonium sulfate, Rest water. When using the recipe mentioned, the hydrochloric acid formed during the combustion of propellants containing perchlorate is wholly or partially neutralized by the formation of ammonium chloride and thus its corrosive effect is largely eliminated. 2. 3 to 8% ammonium rhodanide, 5 to 12% sodium carbonate, 2 to 41 / o sodium hydroxide, Rest water. The melting point of this mixture is below -65 ° C, so that it is particularly suitable for use in on-board missiles for high-flying aircraft. Due to the content of ammonium salts and of carbonate or hydroxide, the use of propellants containing perchlorate also reduces the hydrogen chloride vapors formed during combustion and thus the corrosive effect is reduced. 3. Alcoholic potassium hydroxide solution. This composition is particularly suitable for the use of rockets on ships and, thanks to the hydroxide content, also reduces the corrosion of hydrogen chloride vapors when using propellants containing perchloride. 4. 3 to 12% ammonium carbonate, the remainder formamide. What has been said for 3 applies here analogously, whereby an increased reduction in the hydrogen chloride mist is achieved. 5. Emulsion of 2 to 20% ammonium alum in carbon tetrachloride with the addition of magnesium stearate of 0.5 to 211 / o as a stabilizer. This recipe is particularly suitable for use in recoilless guns or rockets with firing times of less than 10 milliseconds.

6. EmulsioneinerwäßrigenDiammoniumhydrogenphosphatlösung in Siliconöl. Diese Emulsion ist besonders geeignet für rückstoßfreie Geschütze mit Drallstabilisierung. Neben einer Verminderung der korrosiven Anteile der Treibgase hat sie einen durch den Gehalt an Siliconöl bedingten zusätzlichen Effekt auf das Geschützrohr, der sowohl einen Oberflächenschutz durch Ausbildung eines Siliconölfilms wie auch eine Verminderung der Geschoßreibung im Rohr und in den Zügen zur Folge hat.6. Emulsion of an aqueous diammonium hydrogen phosphate solution in silicone oil. This emulsion is particularly suitable for recoilless guns with spin stabilization. Next to a reduction in the corrosive proportions of the propellant gases they have an additional effect on the gun barrel due to the silicone oil content, both a surface protection through the formation of a silicone oil film as well as a reduction of the bullet friction in the barrel and in the trains.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Damming for rocket projectiles and recoilless guns using a liquid as a damming compound for the nozzle, characterized in that the exit cross-section for the nozzle (2, 3) of the rocket projectile or in the barrel of the recoil-free gun (8) Propellant gas fully closing elastic container is used, which is filled with liquid (5) and is destroyed when fired.

2. Damming after Claim 1, characterized in that the container (4) consists of a within the Required outside temperature range elastic material, for example Silicone rubber.

3. damming according to claim 1, characterized in that that the liquid (5) is chosen so that it is in the container (4) in the required Outside temperature range neither solidifies nor a vapor pressure destroying the container developed.

4. Damming according to claim 1 and 3, characterized in that the Liquid (5) additives are mixed in with certain parts of the combustion gases with formation of neutral and harmless or exactly according to the intended effect of defined components react.

5. damming according to spoke 4, characterized in that that ammonium salts are added to the liquid as an additive.

6. Damming after Claim 1, 3 and 4, characterized in that the liquid is silicone oil as an additive is mixed in.

7. damming according to claim 1 and 3, characterized in that the liquid (5) is an aqueous solution of inorganic or organic compounds. B. damming according to claim 1 and 3, characterized in that the liquid (5) is an organic solvent with organic or inorganic compounds dissolved therein. Documents considered: German Patent No. 29,662; Swiss Patent No. 309 598; French Patent No. 1170 591; U.S. Patent No. 2156605.