DE2141403A1 - Gasdruckbetätigungsorgan - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE :' j	2UH03
Dipi.-chem. Dr. D, ThoiTisen diPi mg H.Tiedtke Dipi^chem. G, Bühling m?\ .-ing. R, Kinne	MÜNCHEN 15 KAISER-LUDWIG-PLATZ 6 TEL. 0811/530211 530212 OABLEa: THQPATENT TELEX: FOLQT
Dipi-ing, W.Weinkauff	FRANKFURT (MAIN) 50 FUCHSHOHL 71 TEL. 0$1t«t«6β

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8000 München 15 18- August 1971

Imperial Metal Industries (Kynoch) Limited Birmingham, Großbritannien

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wurden, oder durch Gasdruck von dem Raketenmotor oder durch Druckbetätigungsorgane, die von Druckfluid betrieben wurden. Die elektrischen Schmelzköpfe können jedoch von Radar oder anderen elektrischen Quellen beeinflußt werden, und druckbetätigte Vorrichtungen, die den Gasdruck aus dem Raketenmotor verwenden, müssen diesen zum Betreiben des Betatigungsorgans bei hoher Temperatur und Druck aufnehmen (üblicherweise 32,77 cm³ (2 Kubikzoll) bei 4QOO⁰C und IO5 Kg/cm² (I5OO p.s.i.) zum Zünden von Stoßtrahlen),

Es ist daher erwünscht, daß ein Druckbetätigungsorgan geschaffen wird, das mit einem Gasvolumen bei niedrigerer Temperatur und Druck betrieben werden kann.

Das erfindungsgemäße Druckbetätigungsorgan für ein Geschoßsystem besitzt ein Gehäuse mit einer Bohrung mit einer Einlaßöffnung an ihrem hinteren Ende, einer Auslaßöffnung an ihrem vorderen Ende und zumindest einem Abzug zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung* ein Sehieberventilorgan, das verschiebbar innerhalb der Bohrung angeordnet ist, jedoch aia hinteren Ende der Bohrung durch eine Brucheinrichtung lösbar gehalten wird, die das Gehäuse und das Ventilorgan miteinander verbindet, welches eine nach vorn gerichtete Schlafläche und; einen sich nach vorn erstreckenden Buehsenabschnitft besitzt» der hinter dem Abzug endet» jedoch diesen bei Vorwärtsbewegung des Ventilorgans schließen kann; das Betätigungsorgan besitzt ferner eine Aufschlagzündvorrichtung* die in axialer FluchtURg vor der Schlagfläche des Ventilorgans angeordnet ist

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und eine vor der Zündvorrichtung angeordnete Zündladung; die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß das Schieberventilorgan bei Arbeiten des Betätigungsorgans den Abzug schließt, bevor die Zündvorrichtung angeschlagen wird.

Vorzugsweise befindet sich die Zündladung in Abstand von der Zündvorrichtung und ist zwischen dem Abzug und der Auslaßöffnung angeordnet.

Vorteilhafterweise sitzt ein Drahtmaschenkäfig zwischen der Zündladung und der Zündvorrichtung und erstreckt sich über den Abzug oder Auslaß.

Um Änderungen von Herstellungstoleranzen in Längsrichtung der Teile des Betätigungsorgan zu erlauben, kann das Ventilorgan einen Aufschlagkolben besitzen^ der hinter der Zündvorrichtung innerhalb einer Bohrung des Ventilorgans verschiebbar angeordnet ist und durch eine Brucheinrichtung lösbar innerhalb der Bohrung gehalten wird, so daß bei Bruch dieser Einrichtung sich der Kolben innerhalb des Ventilorgans nach vorn bewegen kann. ·

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen axialen Querschnitt eines Druckbetätigungsorgans in seiner Ruhelage; 209809/0277

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Pig. 2 zeigt eine Fig. 1 ähnliche Ansicht des Betätigungsorgans in seiner Arbeitslage; und

Fig. 3 zeigt eine Bodenansicht des Betätigungsorgans.

Das in der Zeichnung dargestellte Druckbetätigungsorgan besitzt allgemein ein zylindrisches Gehäuse 10 aus Stahl mit einem vorderen und einem hinteren Ende 11 bzw. 12. Das Gehäuse ist von seinem Ende 11 her zur Bildung einer Bohrung aufgebohrt, die ihren Durchmesser an einer Stufe Ik verringert und damit eine Bohrung 15 bildet. Der Boden der Bohrung 15 besitzt in der Endwand 17 des Gehäuses eine flache Aussparung 16, durch die um sie herum eine ringförmige Schulter 18 gebildet wird. Von dem hinteren Ende des Gehäuses ragt ein Zapfen 19 vor, und ein Einlaßkanal 20 verläuft durch den Zapfen 19 und die Endwand 17 und öffnet in die Aussparung 16 an einer Einlaßöffnung 20a. Nahe der Stufe 14 sind in der Wand des Gehäuses vier Abzüge 21 vorgesehen, die radial von der Bohrung 15 ausgehen. Für Montagezwecke erstreckt sich ein Flansch 10a (Fig. 3) vom hinteren Ende des Gehäuses zur Seite; im Bedarfsfall können andere Montagemittel verwendet werden, beispielsweise kann das hintere Ende 12 des Gehäuses 10 ein Außengewinde besitzen.

Innerhalb der Bohrung 15 ist ein zylindrisches Schieberventilorgan 22 verschiebbar angeordnet; in Ruhelage des Betätigungsorgans wird das Schieberventilorgan jedoch durch eine Brucheinrichtung in Form von vier Scherstiften

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23» die in gleichem Winkelabstand um das Betätigungsorgan herum angeordnet sind, am hinteren Ende der Bohrung und in Berührung mit der Schulter 18 gehalten. Die Scherstifte sind radial durch die Wand des Gehäuses 10 angeordnet und ragen in das Schieberventilorgan 22, um dieses mit dem Gehäuse zu verbinden. Das
Ventilorgan besitzt eine koaxiale Bohrung 24, die in eine Bohrung 25 am hinteren Ende und in eine Bohrung 26 am vorderen Ende zur bildung einer ringförmigen Buchse 27 öffnet.. Das Führungsende der Buchse ist zur Bildung einer kreisförmigen Kante 28
innen und außen abgeschrägt.

Ein Aufschlagkolben 29 besitzt einen Körperabschnitt 30 und eine nach vorn gerichtete SdxLagfläche in Form einer vorragenden Nase 31· Der Körperabschnitt 30 besitzt eine kleinere Länge als die Bohrung 25 und ist in der Bohrung 25 verschiebbar angeordnet. In Ruhelage des Betätigungsorgans wird der Kolben
jedoch mittels eines einzelnen diametral angeordneten Scherstiftes 32, der sich durch das Ventilorgan und den Kolben erstreckt, innerhalb der Bohrung lösbar gehalten, wobei die hintere Fläche des Kolbens mit der hinteren Fläche des Schieberventilorgans 22 fluchtet.

In dem Gehäuse 10 ist ein Zündladungsbehälter 33 angeordnet, der einen zylindrischen Kopf 34 besitzt, der sich in der Bohrung 13»jedoch von der Stufe 14 durch einen weichen metallischen Ring 35 in Abstand befindet. Ein Körper 36 des Behälters erstreckt sich vom Kopf verschieblich innerhalb der ringförmigen Buchse 27 des Schieberventilorgans 22 nach hinten, und ein

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Abschnitt 37 des Körpers 36 ragt von dem Körper nach hinten und ist innerhalb der Bohrung 24 des Ventilorgans frei relativ beweglich. Eine Schulter 38 des Körpers 36 umgibt den Abschni.tt 37. Der Behälter ist koaxial durchgebohrt,um an seinem vorderen Ende eine Aussparung 39 zu bilden, die sich der Reihe nach zu einer Kammer 40, einer Kammer 41 und einer Bohrung 42 im Durchmesser verringert. Am Boden der Kammer 40 sind in dem Körper 36 radiale Löcher 43 vorgesehen, die jeweils mit den Abzügen 21 in dem Gehäuse 10 fluchten. Von der Schulter 38 gehen Bohrungen 44 aus, die die radialen Löcher 43 schneiden.

Innerhalb der Bohrung 42 wird eine Aufschlagzündungsvorrichtung 45 durch Reibung gehalten, die eine übliche Form besitzt, wie sie bei der Herstellung von Schrotpatronen verwendet wird, mit der Ausnahme, daß das Zündpulver folgende Zusammensetzung besitzt:

Bariumstyphnat 10 Gew.-?

Kaliumchlorat 48 Gew.-JS

Antimonsulfid 32 Gew.-JS Bleidinitroresorcinat 5 Gew.-J?

Tetrazen 5 Gew.-%

In der Kammer 41 ist ein Schwarzpulverzünder 48 angeordnet, und eine dünne Aluminium-Platzscheibe 49 mit einer Stärke von 0,00254 cm (0,001 englische Zoll) sitzt am Boden der Kammer 40 zur Abdeckung des Zünders 48. Ein zweiteiliger Drahtkäfig-Abstandshalter 50 sitzt auf der Scheibe 49 und er-

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streckt sich über die radialen Löcher *»3. über dem Abstandshalter 50 ist der untere Teil einer röhrenförmigen Kordit-Ladung

51 innerhalb der Aussparung 39 angeordnet. Der Abstandshalter 50 ist nicht wesentlich, jedoch unterstützt er das Halten der Scheibe ^9 in ihrer Lage und das Stützen der Ladung 51«

Am vorderen Ende des Gehäuses 10 ist eine Endkappe

52 zwischen dem vorderen Ende des Behälters 33 und einem in der

Wand des Gehäuses Io angeordneten Sicherungsring 53 befestigt. Die Endkappe 52 besitzt eine Aussparung 5*♦ zur Aufnahme des oberen Teils der Ladung 51. Mit der Kappe 52 ist ein Schaft 55 einstückig, der sich nach vorn von der Kappe 52 erstreckt und dessen freies Ende ein Gewinde besitzt, um das über ein geeignetes Rohr zu betätigende Betätigungsorgan an dem Geschoßsystem zu befestigen. ·

Ein axialer Kanal 56 erstreckt sich von einer Auslaßöffnung 57 am Boden der Aussparung 5¹* und längs des Schaftes 55.

Zum Abschließen der Abzüge 21 sind Staubkappen 58 aufgesetzt (von denen nur eine gezeigt ist).

Auf Teilen des Betätigungsorgans sind O-Ringdichtungen vorgesehen, wie dies in der Zeichnung durch gewöhnliche Darstellung gezeigt ist.

Beim Gebrauch ist das gemäß vorstehender Beschreibung 209809/0277

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in seiner Ruhelage zusammengebaute Betätigungsorgan auf einem Raketenmotor angeordnet; der Zapfen 19 ist mit der Brennkammer des Raketenmotors verbunden, und der Schaft 55 ist mit der entsprechenden zu betätigenden Vorrichtung verbunden.

Wird Abgas mit etwa 87,9 Kg/cm (1250 p.s.i.) durch die Einlaßöffnung 20a und in die Aussparung 16 eingeführt, werden der Aufschlagkolben 29 und das Schieberventilorgan 22 als eine Einheit unter Abscheren der Stifte 23 vorwärts befördert und bewegen sich längs der Bohrung 15· Während dieser Bewegung schließt die ringförmige Buchse 27 des Schieberventils die Abzüge 21; dann wird die kreisförmige Kante 28 in den Ring 35 eingebettet, um dazwischen eine Gasabdichtung zu. bewirken. Der nun über die hintere Fläche des Aufschlagkolbens 29 ausgeübte Gasdruck läßt.zusammen mit der Bewegungsenergie des Kolbens den Stift 32 abscheren, wodurch sich der Kolben zum vorderen Ende der Bohrung 25 bewegen kann (Fig. 2). Die axialen Abmessungen der Teile des Betätigungsorgans sind derart gewählt, daß während dieser Bewegung des Kolbens 29 gegenüber dem Ventilorgan die Nase 31 des Kolbens gegen die Zündvorrichtung 45 stößt und die Zündung des Zünders 48 bewirkt. Dieser zündet seinerseits die Kordit-Ladung 51, von der das damit erzeugte Druckgas (annähernd 49,2 kg/cm (700 p.s.i.)) durch den Auslaßkanal 56 zur Betätigung der zugehörigen Vorrichtung läuft. Das Schieberventilorgan 22 und der Aufschlagkolben 29 werden in der vorderen Stellung nach Fig. 2 durch einen Druck von annähernd 87,9

ρ
Kg/cm (1250 p.s.i.) im hinteren Endabschnitt der Bohrung 15 gehalten.

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Aufgrund der kurzen Bewegung des Schieberventilorgans 22 und des Kolbens 29 ist nur ein relativ kleines Gasvolumen zum Betreiben des Betätigungsorgans erforderlich. Beispielsweise kann ein Schieberventilorgan mit einem Druchmesser von 2,5** cm (1 Zoll) mit 4,1 cm™ (l/ii Kubikzoll) Gas bewegt werden. Ferner wird durch Verwendung der Aufschlagzündvorrichtung durch das Betätigungsorgan ein sehr schnellen Ansprechen - üblicherweise 75 Millisekunden - erreicht.

Bei einer unbeabsichtigten Zündung der Kordit-Ladung 51- während sich das Betätigungsorgan in seiner Ruhelage befindet -wird der damit erzeugte Druck einfach durch die radialen Löcher kj> und dieAbzüge 21 abgelassen, während ein sehr niedriger unwirksamer Druck - in der Größenordnung von 0,7 Kg/cm (10 p.s.i.) am Auslaßende des Betätigungsorgans besteht.

Claims (3)

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   - Io -

   Patentansprüche

   ( 1.)Druckbetätigungsorgan für ein Geschoßsystem, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (lo) mit einer Bohrung (13, 15) mit einer Einlaßöffnung (2oa) an ihrem hinteren Ende, einer Auslaßöffnung (57) an ihrem vorderen Ende und zumindest einem Abzug (21) zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung, ein Schieberventilorgan (22), das innerhalb der Bohrung verschiebbar angeordnet ist, jedoch am hinteren Ende der Bohrung durch eine Brucheinrichtung (23) _s die das Gehäuse und das Ventilorgan' miteinander verbindet, lösbar gehalten wird, wobei das Ventilorgan eine nach vorn gerichtete Schlagfläche (31) und einen nach vorn verlaufenden Buchsenabschnitt (27) besitzt, der hinter dem Abzug (21) endet, jedoch bei Vorwärtsbewegung des Ventilorgans den Abzug schließen kann, eine Aufschlagzündvorrichtung (45), die vor der Schlagfläche des Ventilorgans und mit dieser axial ausgerichtet angeordnet ist, und eine Zündladung (51), die vor der Zündvorrichtung angeordnet ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß das Schieberventilorgan beim Einsatz des Betätigungsorgans den Abzug (21) schließt, bevor die Zündvorrichtung (45) angeschlagen wird.
2. 2. Betätigungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zündladung (51) in Abstand von der Zündvorrichtung (453 befindet; und zwischen dem Abaug (21) u:>i der- Aüolaßöffnung (¹Jl) angeordnet, ist,

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3. 3. Betätigungsorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drahtmaschenkäfig (5o) zwischen der Zündladung (51) und der Zündvorrichtung (*J5) sitzt und sich über den Abzug (21) erstreckt.

   ¹J. Betätigungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilorgan (22) einen Aufschlagkolben (29) besitzt, der innerhalb einer Bohrung des Ventilorgans verschiebbar und hinter der Zündvorrichtung angeordnet ist und in der Bohrung durch eine Brucheinrichtung (32) lösbar gehalten wird, so daß sich der Kolben bei Bruch oder Zusammenfallen dieser Einrichtung innerhalb des Ventilorgans nach vorn bewegen kann.

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