DE19629517A1

DE19629517A1 - Elektrothermische Rohrwaffe

Info

Publication number: DE19629517A1
Application number: DE1996129517
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Phys Dr Zocha; Thomas Dipl Phys Karasinski; Guenther Fiegel
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-01-29

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrothermische Rohrwaffe, bei welcher ein Lichtbogen zwischen einer zentralen Elektrode und einer im Rohr sitzenden, gegen die zentrale Elektrode durch eine Isolierschicht elektrisch isolierte Ringelektrode erzeugbar ist, durch welchen in dem Rohr ein Plasma unter hohem Druck erzeugt wird, das ein in dem Rohr sitzendes Projektil aus dem Rohr treibt.

Bei elektrothermischen Rohrwaffen (Kanonen) wird in dem Rohr hinter dem Projektil ein Lichtbogen erzeugt. In das Rohr eingeleitete oder aus Teilen der Struktur abgebrannte Moleküle bilden dann ein Plasma von sehr hoher Temperatur und entsprechend hohem Druck. Dadurch wird das Projektil mit sehr hoher Geschwindigkeit aus dem Rohr getrieben. Es lassen sich damit höhere Drücke und Geschwindigkeiten des Projektilös erzielen als mit den üblichen chemischen Prozessen beim Zünden einer Treibladung. Die elektrische Energie zur Erzeugung des Plasmas wird durch Aufladen eines Kondensators hoher Kapazität gespeichert, der in extrem kurzer Zeit mit entsprechend hohen Strömen in dem Lichtbogen zwischen zwei im Rohr sitzenden Elektroden entladen wird.

Eine elektrothermische Rohrwaffe dieser Art ist in der DE 36 13 259 A1 beschrieben.

Bei dieser bekannten elektrothermischen Rohrwaffe sitzt eine ringförmige Elektrode in dem Rohr. Diese Elektrode ist durch eine Isolierschicht von einer zentralen Elektrode getrennt. Die zentrale Elektrode sitzt mit einem scheibenförmigen Fuß auf einer ebenfalls scheibenförmigen Elektrodenaufnahme. Die ringförmige Elektrode greift um die zentrale Elektrode unter Zwischenlage der Isolierschicht topfförmig herum. Eine Stromzuleitung zu der ringförmigen Elektrode greift, ebenfalls unter Zwischenlage einer Isolierschicht um die Elektrodenaufnahme herum. Die elektrische Verbindung zwischen der Elektrodenaufnahme und der zentralen Elektrode und zwischen der Stromzuleitung und der ringförmigen Elektrode erfolgt durch jeweils eine Kontaktlammellen-Scheibe. Die Kontaktlamellen-Scheiben liegen in einer Ebene. Zwischen den konzentrischen Kontaktlamellen-Scheiben ist zur Isolierung eine Siliconkautschuk-Dichtung vorgesehen. Ein Entladungsraum, in welchem das Plasma gebildet wird, ist innerhalb der ringförmigen Elektrode und vor der zentralen Elektrode gebildet. Das Projektil ist von einer Hülse aus Kunststoff umgeben.

Der Zweck der beschriebenen Konstruktion ist es, den Verschleiß der Rohrteile selbst bei hoher Schußfolge gering zu halten. Zu diesem Zweck werden alle einem starken Verschleiß unterliegenden Teile einschließlich der beiden Elektroden in einer auswechselbaren Kartusche angeordnet. Diese Kartusche ist wiederum teilbar, so daß, insbesondere bei großkalibrigen Waffen, zunächst das Projektil mit der dieses umgebenden Hülse und anschließend die aus Elektroden und Isolierstück bestehende Einheit in das Geschützrohr eingeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektrothermischen Rohrwaffe der eingangs genannten Art die Isolierschicht von den durch den hohen Druck im Rohr auftretenden hohen Kräften zu entlasten.

Die Isolierschicht soll die auftretenden hohen Spannungen von z. B. 30 kV ohne Durchschlag aushalten. Es soll möglich sein, Verschleißteile auszuwechseln.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß

(a) die zentrale Elektrode in einer Elektrodenaufnahme fest gehaltert ist,
(b) die Elektrodenaufnahme über die Isolierschicht an dem Rohr abgestützt ist und
(c) die Elektrodenaufnahme als Druckuntersetzer geformt ist.

Dabei kann die druckuntersetzende Wirkung dadurch erreicht werden, daß der maximale Durchmesser der Elektrodenaufnahme in einem verbreiterten Teil derselben wesentlich größer ist als der Durchmesser des Entladungskanals und die Isolierschicht um den verbreiterten Teil der Elektrodenaufnahme herumgeführt ist, wobei eine rückwärtige Schulter der Elektrodenaufnahme sich an einem wieder einwärts geführten Teil der Isolierschicht abstützt.

Vorteilhafterweise ist die zentrale Elektrode ein an das Durchmesser des Entladungskanals angepaßter zylindrischer Körper. Die Elektrodenaufnahme kann einen zentralen, etwa dem Durchmesser des Entladungskanals entsprechenden, zu dem Rohr koaxialen zentralen Ansatz aufweisen, wobei die zentrale Elektrode mittels eines Gewindeschaftes mit der Elektrodenaufnahme verbunden ist.

Die Isolierschicht kann sich anschließend an die zentrale Elektrode mit einem dem Durchmesser des Entladungskanals entsprechenden Innendurchmesser über eine Strecke längs der Innenwandung eines ersten Rohrteiles bis zu einer in diesem Rohrteil sitzenden ringförmigen Elektrode erstrecken.

Eine Demontage zum Austausch von Verschleißteilen kann dadurch ermöglicht werden, daß auf dem Rohrteil eine Überwurfmutter sitzt, welche die Elektrodenaufnahme mit der darum herumgeführten Isolierschicht gegen den Rohrteil festzieht. Dabei kann bei einteiliger Elektrodenaufnahme die Isolierschicht im Bereich des maximalen Durchmessers der Elektrodenaufnahme längs einer Fügefläche geteilt sein.

Das kann in der Form geschehen, daß die zusammengefügten Teile der Isolierschicht auf Passung gearbeitet sind. Es ist aber auch möglich, daß an der Überwurfmutter eine Rampe gebildet ist, durch welche bei Festziehen der Überwurfmutter die beiden Teile der Isolierschicht an der Fügefläche gegeneinander gepreßt werden. In beiden Fällen sollte die Trennstelle der Isolierschicht zum Schutz vor Durchschlägen mit Silicon-Hochvakuumfett bestrichen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das verschlußseitige Ende der Rohrwaffe mit dem "Plasmabrenner".

Mit 10 ist ein verschlußseitiger Rohrteil bezeichnet. Der Rohrteil 10 weist eine Bohrung 12 auf. Die Bohrung 12 erweitert sich an dem vorderen, in der Figur rechten Ende zu einer Ausnehmung 14. Die verschlußseitige Stirnfläche des Rohrteils 10 weist einen inneren, im wesentlichen radialen Bereich 16 und einen konkav gekrümmten Rand 18 auf. Auf der Außenseite bildet der Rohrteil 10 an dem verschlußseitigen, hinteren Ende eine Ringschulter 20 und einen daran anschließenden, mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 22 auf. Auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 22 des Rohrteils 10 ist eine Überwurfmutter 24 aufgeschraubt. Die Innenfläche der Überwurfmutter 24 bildet einen im wesentlichen radialen inneren Bereich 26 und einen sich daran anschließenden, konkav gekrümmten Ringbereich 28. An den Ringbereich 28 schließt sich eine mit einem Gewinde versehene, zylindrische Fläche 30 an.

Durch den zentralen Durchbruch 32 der Überwurfmutter 24 erstreckt sich ein Hals 34 einer Elektrodenaufnahme 36. Die Elektrodenaufnahme 36 ist im wesentlichen ein flach-zylindrischer Körper. Die Elektrodenaufnahme 36 weist fluchtend mit dem Hals 34 und koaxial zu dem Rohrteil 10 und der Bohrung 12 einen axialen Ansatz 38 auf. An dem Ansatz 38 der Elektrodenaufnahme 36 ist eine zentrale Elektrode 40 mittels eines Gewindeschaftes 42 befestigt. Die Elektrodenaufnahme 36 bildet dabei ein integrales Teil. Der Durchmesser des flach-zylindrischen Teils der Elektrodenaufnahme 36 ist wesentlich größer als der Durchmesser der zentralen Elektrode. Zwischen der Überwurfmutter 24 und der Elektrodenaufnahme 36 und zwischen der Elektrodenaufname 36 mit der daran befestigten zentralen Elektrode 40 und der Innenwandung der Bohrung 12 ist eine Isolierschicht 44 vorgesehen. Die Isolierschicht 44 verläuft zylindrisch um den Hals 34 der Elektrodenaufnahme herum, ist dann radial nach außen gebogen, so daß sie an dem radialen Bereich 26 anliegt, und wölbt sich dann um den flach-zylindrischen Teil der Elektrodenaufnahme 36 herum. Die Isolierschicht 44 erst recht sich dann wieder radial einwärts entlang des radialen Bereichs 16 des Rohrteils 10. Daran schließt sich wieder ein zylindrischer Abschnitt 46 der Isolierschicht 44 an. Der zylindrische Abschnitt 44 erstreckt sich bis zu der erweiterten Ausnehmung 14. In der Ausnehmung 14 sitzt eine ringförmige Elektrode. Das Innere des Abschnitts 46 der Isolierschicht 44 bildet einen Entladungskanal. Die Kanten des Rohrteils 10, der Überwurfmutter 24 und der Elektrodenaufnahme 36, um welche die Isolierschicht 44 herumgeführt sind, sind abgerundet.

In der Ausnehmung 14 des Rohrkörpers 10 sitzt eine ringförmige Elektrode 48. Die Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 46 der Isolierschicht 44 definiert einen Längskanal 50, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Entladungskanals entspricht. Die Bohrung 52 der ringförmigen Elektrode 48 entspricht ebenfalls dem Durchmesser des Entladungskanals. In den Längskanal 50 ragen der Ansatz 38 und die zentrale Elektrode 40 hinein.

Dabei entsprechen die Außendurchmesser des Ansatzes 38 und der zylindrischen, zentralen Elektrode 40 dem Innendurchmesser des Längskanals 50.

Die Isolierschicht 44 ist im Bereich des maximalen Durchmessers der Elektrodenaufnahme 36 längs einer gestuften Fügefläche 54 geteilt. Die zusammengefügten Teile 56 und 58 der Isolierschicht können auf Passung gearbeitet sein. Bei der dargestellten Ausführung ist an der Überwurfmutter 24 eine Rampe in Form des konkaven Ringbereichs 28 gebildet, durch welche bei Festziehen der Überwurfmutter 24 die beiden Teile 56 und 58 der Isolierschicht 44 an der Fügefläche 54 gegeneinander gepreßt werden. Die Trennstelle der Isolierschicht 44 ist zum Schutz vor Durchschlägen mit Silicon-Hochvakuumfett bestrichen.

Claims

1. Elektrothermische Rohrwaffe, bei welcher ein Lichtbogen zwischen einer zentralen Elektrode (40) und einer im Rohr sitzenden, gegen die zentrale Elektrode (40) durch eine Isolierschicht elektrisch isolierte Ringelektrode (48) erzeugbar ist, durch welchen in dem Rohr ein Plasma unter hohem Druck erzeugt wird, das ein in dem Rohr sitzendes Projektil aus dem Rohr treibt, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die zentrale Elektrode (40) in einer Elektrodenaufnahme (36) fest gehaltert ist,
(b) die Elektrodenaufnahme (36) über die Isolierschicht (44) an dem Rohr abgestützt ist und
(c) die Elektrodenaufnahme (36) als Druckuntersetzer geformt ist.

2. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) der maximale Durchmesser der Elektrodenaufnahme (36) in einem verbreiterten Teil derselben wesentlich größer ist als der Durchmesser des zwischen den Elektroden gebildeten Entladungskanals und
(b) die Isolierschicht (44) um den verbreiterten Teil der Elektrodenaufnahme (36) herumgeführt ist, wobei eine rückwärtige Schulter der Elektrodenaufnahme (36) sich an einem wieder einwärts geführten Teil der Isolierschicht (44) abstützt.

3. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Elektrode (40) ein an den Durchmesser des Entladungskanals angepaßter zylindrischer Körper ist.

4. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Elektrodenaufnahme (36) einen zentralen, etwa dem Durchmesser des Entladungskanals entsprechenden, zu dem Rohr koaxialen zentralen Ansatz (38) aufweist und
(b) die zentrale Elektrode (40) mittels eines Gewindeschaftes (42) mit der Elektrodenaufnahme (36) verbunden ist.

5. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (44) sich anschließend an die zentrale Elektrode (40) mit einem dem Durchmesser des Entladungskanals entsprechenden Innendurchmesser über eine Strecke längs der Innenwandung eines Rohrteiles (10) bis zu einer in diesem Rohrteil (10) sitzenden Ringelektrode (48) erstreckt.

6. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohrteil (10) eine Überwurfmutter (24) sitzt, welche die Elektrodenaufnahme (36) mit der darum herumgeführten Isolierschicht (44) gegen das Rohrteil (10) festzieht.

7. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einteiliger Elektrodenaufnahme (36) die Isolierschicht (44) im Bereich des maximalen Durchmessers der Elektrodenaufnahme (36) längs einer Fügefläche (54) geteilt ist.

8. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengefügten Teile (56,58) der Isolierschicht (44) auf Passung gearbeitet sind.

9. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Überwurfmutter (24) eine Rampe (28) gebildet ist, durch welche bei Festziehen der Überwurfmutter (24) die beiden Teile der Isolierschicht (44) an der Fügefläche (54) gegeneinander gepreßt werden.

10. Elektrothermische Rohrwaffe nach Anspruch einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle (54) der Isolierschicht (44) zum Schutz vor Durchschlägen mit Silicon-Hochvakuumfett bestrichen ist.