DE3148407A1 - Geschoss - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Geschoß, das an einer Wärmekraftmaschine befestigt und aus einem Geschütz abschießbar ist, und betrifft insbesondere ein aus einem Geschütz abschießbares Geschoß, das ein Staustrahltriebwerk mit einem besonders ausgebildeten Explosionsdruckausgleicher zum Minimieren der Seitenwandbeanspruchung hat.

Es wird ständig versucht, den Bereich und die Genauigkeit von aus einem Geschütz abgeschossenen Geschossen zu vergrössern, um Ziele zu bekämpfen, die weiter und weiter entfernt sind. Zahlreiche verschiedene Arten einer Wärmekraftmaschine, wie ein Raketentriebwerk oder ein Staustrahltriebwerk, sind in Verbindung mit einem aus einem Geschütz abgefeuerten Geschoß mit unterschiedlichem Erfolg benutzt worden, um den Bereich eines Gefechtskopfes auszudehnen. Bei dieser Art von angetriebenem Gefechtskopf wird das Geschoß am Anfang durch die Explosion der Ladung in dem Geschützrohr auf eine

Anfangsgeschwindigkeit beschleunigt, die auftritt, wenn das Geschoß aus dem Geschützrohr austritt. Die Wärmekraftmaschine wird anschließend gezündet und liefert dem Geschoß auf dessen Flugbahn zusätzlichen Schub.

Eines der Probleme, die bei einem durch eine Wärmekraftmaschine an getriebenen,.und aus einem Geschütz abgeschossenen Geschoß auftreten, sind das Gewicht und die Beanspruchungen, die auf das Verbundgeschoß während des Abfeuerns einwirken. Wenn das Geschoß über der Länge des Geschützrohres durch die Explosion der Ladung beschleunigt wird, ist das gesamte Gehäuse des Geschosses typischerweise einer Beschleunigung von 5000 bis 10000 g ausgesetzt (wobei g die Erdbeschleunigung ist). Weil die Seitenwand der Wärmekraftmaschine dem Druck der explodierenden Gase ausgesetzt ist, die erforderlich sind, um diese Art von Beschleunigung zu erzeugen, muß die Seitenwand von Haus aus relativ dick sein, um die ümfangsspannung, die axiale Quetschspannung und die Knickspannung auszuhalten. Die Beanspruchung der Wärmekraftmaschinenseitenwand kann außerdem eine Scherspannung in dem Brennstoff in der Wärmekraftmaschine verursachen, der an der Innenwand des Wärmekraftmaschinengehäuses befestigt ist.

Die Erfindung schafft ein aus einem Geschütz abschießbares Staustrahltriebwerk-Geschoß, das einen den Explosionsdruck ausgleichenden Führungswulst hat.

Ein besonderer Vorteil des Explosionsdruckausgleichers nach der Erfindung besteht darin, daß ein aus einem Geschütz abschießbares Staustrahltriebwerk-Geschoß geschaffen wird, bei dem die Seitenwand des Staustrahltriebwerk-Geschosses relativ dünn sein und trotzdem die hohen Drücke der explodierenden Gase aushalten kann.

Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist ein Explosionsdruckausgleicher, der nahe dem hinteren Ende eines aus einem Geschütz abschießbaren Staustrahltriebwerk-Geschosses angeordnet ist und sowohl als Druckreguliervorrichtung als auch als Führungswulst zum Stabilisieren des Geschosses in der Bohrung des Geschützrohres dient.

Ein besonderes Merkmal des Explosionsdruckausgleichers nach der Erfindung bezieht sich auf dessen Verwendung bei einem aus einem Geschütz abschießbaren Geschoß zum Minimieren der Beanspruchung der Seitenwände der Wärmekraftmaschine. In einer Ausfuhrungsform dient der Explosionsdruckausgleicher als ein Führungswulst und hat mehrere Kerben oder andere Löcher auf dem Umfang der Verschlußvorrichtung, die am hinteren Ende des Staustrahltriebwerks angeordnet ist. Die Summe der Querschnitte der Kerben oder Löcher steht in einer bestimmten Beziehung zu dem Querschnitt der Düse. Das Verhältnis des Querschnittes der Kerben oder Löcher zu dem Querschnitt der in die Staustrahldüse führenden öffnung ist gleich dem des Ringraumvolumens zwischen dem Staustrahltriebwerksgehäuse und der Geschützrohrbohrung zu dem Volumen des Hohlraums des Staustrahltriebwerks. Das hat zur Folge, daß der durch die explodierenden Gase erzeugte Druck in die entsprechenden Räume in ungefähr demselben Verhältnis eindringt, was dazu führt, daß die Druckdifferenz an der Staustrahltriebwerksseitenwand minimiert wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines aus einem Geschütz ab

schießbaren Staustrahltriebwerk-Geschosses mit einer Ausführungsform eines Explosionsdruckausgleichers nach der Erfindung,

der am hinteren Geschoßende angeordnet ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht lediglich

des Staustrahltriebwerks, das den Explosionsdruckausgleicher zeigt,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des hinte

ren Teils eines Staustrahltriebwerks mit einer zweiten Ausführungsform des Explosionsdruckausgleichers nach der Erfindung, und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des hinteren

Teils eines Staustrahltriebwerks mit einer dritten Ausführungsform des Explosionsdruckausgleiehers nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein aus einem Geschütz abschießbares Staustrahltriebwerk-Geschoß 10, das in der Bohrung 12 eines Kanonenoder Geschützrohres 14 abschußbereit angeordnet ist. Das aus einem Geschütz abschießbare Geschoß hat grundsätzlich zwei Hauptbestandteile, nämlich einen Gefechtskopf 16 und eine Wärmekraftmaschine, wie beispielsweise ein Staustrahltriebwerk 18, das axial am hinteren Ende des Staustrahltriebwerk-Geschosses angeordnet ist. Auf an sich bekannte Weise wird eine Ladung 20 gezündet, um das Staustrahltriebwerk-Geschoß aus dem Geschütz hinauszutreiben, wobei die Ladung das Geschoß auf eine für den Betrieb des Staustrahltriebwerks 18 ausreichende Geschwindigkeit beschleunigt.

Fig. 2 zeigt zusätzlich zu Fig. 1 eine Ausführungsform eines Explosxonsdruckausgleichers 22 nach der Erfindung. Der Explosionsdruckausgleicher 22 erfüllt in dieser Ausführungsform die doppelte Funktion, die Druckdifferenz an dem äußeren Ge-

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häuse oder der Seitenwand 26 des Staustrahltriebwerks auszugleichen und außerdem als ein Führungswulst zu dienen. Das Staustrahltriebwerk hat außerdem einen Verschluß- oder Liderungsring 24, der an dem äußeren Gehäuse nahe dem Vorderendes der Seitenwand 26 starr befestigt ist. Der Explosionsdruckausgleicher 22 ist an dem hinteren Teil des Gehäuses starr befestigt oder angeformt und erstreckt sich von der Seitenwand 26 aus radial nach außen zu der Innenwand des Geschützrohres 14. Das Staustrahltriebwerk 18 enthält eine Düse 28, die eine Austrittsöffnung eines inneren Hohlraums 30 bildet, in welchem der Brennstoff verbrannt wird.

Ein besonderes Merkmal des Explosionsdruckausgleichers nach der Erfindung ist, daß er die Druckdifferenz an der Seitenwand. 26 des Staustrahltriebwerks 18 ausgleicht. Das erlaubt, die Seitenwand dünner auszubilden als die Seitenwand von bekannten, durch ein Staustrahltriebwerk angetriebenen Geschossen, welche aus dem gleichen Material bestehen. Demgemäß wird der Schwerpunkt des gesamten Geschosses nach vorn verlagert, wodurch dessen Flugeigenschaften verbessert wer-r den. Gemäß Fig. 2 hat der Explosionsdruckausgleicher 22 mehrere Löcher oder Kerben 32, die auf seinem Umfang angeordnet sind. Die Kerben bilden öffnungen,· die in den Ringraum 34 führen, bei welchem es sich um den Raum handelt, der das Gehäuse des Staustrahltriebwerks 18 bis zu dem Verschlußring 24 umgibt. Der Druckausgleich an der Seitenwand 18 wird während des Zündens aufrechterhalten, indem gewährleistet wird, daß das Verhältnis der Summen der Querschnitte, die durch die Kerben 32 gebildet werden, zu dem Querschnitt an der Verengungsstelle der Düse 28 gleich dem Verhältnis des Volumens des Ringraums 34 (Fig. 1), der das Gehäuse des Staustrahltriebwerks umgibt, zu dem Volumen des inneren Hohlraums 30 ist, so daß gilt:

A₂ - V₂. - ^K

- '--■ .- 3U8407

-Jer--

-S-

A₁ = Summe des Querschnittes der Kerben 32; A₂ = Querschnitt der Verengungsstelle der Düse 28;

V₁ = Volumen des Ringraums um das Staustrahltriebwerk in dem Geschützrohr;

V2 = Volumen des inneren Hohlraums in dem Staustrahltriebwerk.

Im Betrieb werden die Explosivladungen 20 gezündet und erzeugen einen extrem hohen Druck, der das Geschoß über der Geschützrohrlänge beschleunigt. Wenn der.Druck der explodierenden Gase auf das Ende des Explosionsdruckausgleichers 22 trifft, gestattet die durch die Kerben 32 gebildete Öffnung einem Teil der expandierenden Gase, in den Ringraum 34 einzudringen, der das Gehäuse des Staustrahltriebwerks 18 umgibt. Auf dieselbe Weise gestattet die Düse 28 den expandierenden Gasen, in den inneren Hohlraum 30 einzudringen. Wegen der einander angepaßten Verhältnisse zwischen den Querschnitten und den Rauminhalten erfolgt die Druckzunahme im wesentlichen gleichzeitig auf beiden Seiten der Seitenwand 26. Es ist klar, daß dadurch jedwede Druckdifferenz an der Seitenwand 26 minimiert wird. Darüber hinaus gestattet das, den Druck der expandierenden Gase zu dem Verschlußring 24 zu leiten, der an dem Vorderende des Staustrahltriebwerks angeordnet ist.

Pig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Explosionsdruckausgleichers nach der Erfindung. In dieser zweiten Ausführungsform ist ein Explosionsdruckausgleicher 38 an dem hinteren Teil eines Staustrahltriebwerks auf dieselbe Weise wie der vorstehend beschriebene starr befestigt oder angeformt. Der Druckausgleicher 38 ist als ein Ring ausgebildet, der von der Seitenwand des Staustrahltriebwerks 40 nach außen vorsteht. Bei Bedarf kann diese zweite Ausführungsform des Explosionsdruckausgleichers auch so bemessen und geformt werden, daß sie als Führungswulst zum Stabilisieren des Ge-

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schosses in dem Geschützrohr während der Beschleunigung dient. Mehrere Durchgangslöcher 42 sind in dem Ring gebildet, so daß die expandierenden Gase mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch sie hindurchgehen können.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausfuhrungsform des Explosionsdruckausgleicher s nach der Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Explosionsdruckausgleicher 44 am hinteren Ende des Gehäuses eines Staustrahltriebwerks 46 auf die vorstehend beschriebene Weise angeordnet. Diese dritte Ausführungsform ist ebenfalls ringförmig und steht von der Seitenwand des Gehäuses aus nach außen zu der Innenwand des Geschützrohres hin vor. Der Außendurchmesser des Ringes wird jedoch so bemessen, daß er etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Geschützrohres, so daß ein Zwischenraum vorhanden ist, über den die expandierenden Gase in den Ringraum um das Staustrahltriebwerksgehäuse eindringen können.

Ein wesentliches Merkmal der zweiten und der dritten Ausführungsform ist, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform, das Ausgleichen der Druckdifferenz an dem Gehäuse des Stau-' Strahltriebwerks während des Abschießens. Das wird erreicht, indem das Verhältnis der Querschnitte, die in den Ringraum und in den inneren Hohlraum führen, dem Verhältnis der Volumina dieser beiden Räume angepaßt wird. Demgemäß erfolgt der Druckanstieg an den entgegengesetzten Seiten der Staustrahltriebwerksseitenwand ungefähr im selben Zeitpunkt, wodurch die Druckbeanspruchung verringert wird, die das Gehäuse des Staustrahltriebwerks während des Abschießens aushalten muß.

Claims (7)

1. United Technologies Corporation Hartford, Connecticut 06101, V.St.A.

   Patentansprüche :

   1J Aus einem Geschütz abschießbares, durch eine Kraftmaschine angetriebenes Geschoß,

   mit einem Gefechtskopf (16), der im wesentlichen zylinderförmig und so dimensioniert ist, daß er in der Bohrung (12) eines Geschützrohres (14) angeordnet werden kann; mit einer Wärmekraftmaschine (18), die ein äußeres Gehäuse mit einer zylindrischen Seitenwand (26) hat, das so dimensioniert ist, daß es in dem Geschützrohr (14) axial neben dem Gefechtskopf (16) angeordnet werden kann, und dessen zylindrische Seitenwand einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Bohrung (12), so daß ein Ringraum (34) zwischen der zylindrischen Seitenwand (26) und der Bohrung (12) vorhanden ist, und wobei die Wärmekraftmaschine außerdem eine hintere öffnung (28) hat, die in einen inneren Hohlraum (30) innerhalb des äußeren Gehäuses führt;

   mit einer Verschlußvorrichtung (24) , die an dem Gehäuse nahe des vorderen Endes der Seitenwand (26) angeordnet und aus einem Material gebildet ist, welches an der Bohrungsinnenwand abdichtet, wenn das Geschoß aus dem Geschützrohr abgeschossen wird, und somit eine Gasdichtung bildet;

   gekennzeichnet durch:

   einen Explosionsdruckausgleicher (22; 38), der an dem Gehäuse in der Nähe des hinteren Teils der Seitenwand (26) angebracht ist, sich quer nach außen zu der Innenwand der Bohrung (12) erstreckt, einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser der Seitenwand, aber kleiner als der Durchmesser der Bohrung (12) des Geschützrohres (14) ist, und eine Öffnung (32; 42) hat, die in den Ringraum (34) innerhalb der Bohrung führt, der das Gehäuse der Wärmekraftmaschine (18; 40) umgibt;

   wodurch das Verhältnis des Querschnittes der Öffnung, die in den Ringraum (34) führt, der das Gehäuse der Wärmekraftmaschine (18) umgibt, zu dem Querschnitt der hinteren Öffnung. (28) im wesentlichen gleich dem Verhältnis des Rauminhalts des Ringraumes um das Gehäuse der Wärmekraftmaschine zu dem Rauminhalt des inneren Hohlraums (30) innerhalb des Gehäuses der Wärmekraftmaschine ist.
2. 2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine ein Staustrahltriebwerk (18; 40; 46) ist, daß die hintere Öffnung die Düse (28) des Staustrahltriebwerks ist und daß das Staustrahltriebwerk zündet, nachdem das Geschoß die Bohrung (12) des Geschützrohres (14) verlassen hat.
3. 3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es dafür vorgesehen ist, in dem Geschützrohr neben einer Explosivladung (20) angeordnet zu werden, die gezündet wird und Explosivgase erzeugt, die das Geschoß auf der Länge des Geschützrohres antreiben, und daß die Wärmekraftmaschine (18; 40; 46) gezündet wird, nachdem das Geschoß das Rohr verlassen hat und Schub erzeugt, der das Geschoß auf einer Geschoßbahn antreibt.
4. 4. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsdruckausgleicher (22; 38; 44) auch ein Führungswulst ist.
5. 5. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsdruckausgleicher (22) ein Ringteil aufweist, daß sich von der Seitenwand (26) der Wärmekraftmaschine (18) aus radial nach außen erstreckt und so bemessen und geformt ist, daß es das Geschoß während der Beschleunigung in der Bohrung (12) stabilisiert, und das außerdem mehrere Kerben (32) aufweist, deren gesamter Querschnitt die öffnung bildet, die in den Ringraum (34) um das Gehäuse führt.
6. 6. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsdruckausgleicher (38) ein Ringteil aufweist, das sich von der Seitenwand (26) aus radial nach außen erstreckt und so bemessen und geformt ist, daß es das Geschoß während der Beschleunigung in der Bohrung (12) stabilisiert, und das außerdem mehrere Durchgangsöffnungen (42) aufweist, deren Querschnitt die öffnung bildet, die in den Ringraum (34) um das Gehäuse führt.
7. 7. Geschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsdruckausgleicher (44) ein Ringteil aufweist, das sich von der Seitenwand (26) radial nach außen erstreckt und so bemessen ist, daß es einen vorbestimmten Abstand von der Innenwand der Bohrung (12) des Geschützrohres aufweist, wobei der Querschnitt des Zwischenraums zwischen dem Ringteil und der Bohrung des Geschützrohres die öffnung bildet, die in den Ringraum (34) um das Gehäuse (26) führt.