DE3546234C1 - Einspritzvorrichtung fuer fluessige Treibmittel bei Kanonen sowie eine Fluessigkeitskanone selbst - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für flüssige Treibmittel bei Kanonen, wobei die Einspritzvorrichtung eine Pumpkammer zur Aufnahme des Treibmittels, einen axial darin beweglichen Pumpkolben sowie einen Schieber zum Öffnen und Schließen von Öffnungen einer zumindest teilweise um eine Brennkammer in etwa radial zur Austragsrichtung eines Geschosses angeordneten Injektorfläche aufweist sowie eine Flüssigkeitskanone mit mindestens einer dieser Einspritzvorrichtungen.

Eine solche Anordnung ist aus der OE-PS 22 26 175, die ein Ventil zur Steuerung der Treibmittelzufuhr in die Brennkammer einer automatischen Feuerwaffe betrifft, bekannt. Dabei enthält die Feuerwaffe ein Waffengehäuse, in dem ein Lauf mit Bohrung starr angebracht ist. Das Hinterende der Bohrung ist in Kammern aufgeteilt, um ein Geschoß aufzunehmen und eine Brennkammer zu bilden, deren, dem Geschoß gegenüberliegendes Ende mit einem Verschluß abge­ dichtet ist. Die Umfangsfläche der Brennkammer zwischen der Geschoßkammer und dem Verschluß ist teilweise als Injektorfläche ausgebildet. Unter dem Begriff Injektor­ fläche wird eine mit einer Vielzahl von Durchflußöffnungen für das flüssige Treibmittel versehene Fläche verstanden.

Ein auf einem Pumpkolben starr befestigter und über diesen bewegbarer Steuerschieber ermöglicht es, den Zuflußöffnungs­ querschnitt der Injektorfläche durch entsprechende Ver­ schiebung freizugeben. Die Verschiebung wird durch eine Kulissenanordnung vorgegeben und ist insoweit definiert.

Aus der DE-PS 17 28 077 ist ein Differenzdruckkolben-Brenn­ kammersystem zur Erzeugung von Treibgasen insbesondere für Schußwaffen bekannt. Die Einspritzung des Brennstoffes und Sauerstoffes beziehungsweise Sauerstoffträgers in die Brennkammer erfolgt dabei axial in Bezug auf die Austrags­ richtung des Geschosses über entsprechende Zuführleitungen und -kammern. Die in den Brennraum eingespritzten Teilmengen der beiden Treibstoffkomponenten reagieren hypergol. Mit einsetzendem Brennprozeß steigt der Druck im Brennraum und treibt den Differenzdruckkolben zurück, wodurch die weitere Einspritzung der in den Zuteilungskammern vorge­ lagerten weiteren Menge der beiden Treibstoffkomponenten bewirkt wird.

Die DE-OS 27 25 925 zeigt eine Pumpvorrichtung für ein Geschütz mit flüssigem Treibmittel. Das in eine Pumpkammer gegebene Treibmittel wird über in einem Kopfteil eines Pumpkolbens angeordnete Kanäle axial in die Brennkammer eingespritzt. Eine koaxial zum Pumpkolben angeordnete und verschiebbare Hülse dient mit ihrem vergrößerten Kopf zur Steuerung des Treibmittelflusses und der Treibmittelmenge.

Sämtliche der vorgenannten bekannten Anordnungen sind in der konstruktiven Gestaltung und Zuordnung der einzelnen Bauteile beziehungsweise deren Bewegungsablauf relativ kompliziert. Insbesondere aber ist nachteilig, daß die Treibstoffmenge - falls überhaupt - dann begrenzt und kompliziert dosierbar ist. Auch ist die Entleerung der Pumpkammer, zum Beispiel bei der aus der DE-PS 22 26 175 bekannten Anordnung,begrenzt. Die mechanisch bewegten Teile erlauben darüber hinaus nur eine Verschiebung in engen geometrischen Grenzen.

Unterschiedliche Geschosse benötigen eine unterschiedliche Treibmittelzufuhr und Steuerungsmöglichkeit der Treib­ mitteleindüsung, die die bekannten Anordnungen gleichfalls nicht zur Verfügung stellen können. Gleiches gilt in Bezug auf eine Veränderbarkeit der Geschoß-Austrittsgeschwindig­ keit beziehungswiese Temperatureinflüsse, zum Beispiel durch ein sogenanntes "Warmschießen" des Rohres.

Zum Teil ist auch die Zuführung der Geschosse bei den bekannten Anordnungen relativ aufwendig (DE-PS 17 28 077).

Nachteilig bei einer Anordnung, wie sie zum Beispiel aus der DE-PS 22 26 175 bekannt ist, ist auch, daß eine Dämpfung der zum Teil mit hohen Geschwindigkeiten beaufschlagten Bauteile nur bedingt möglich ist, wodurch zum Teil erhebliche unerwünschte Material(über)beanspruchungen auftreten, die die Störanfälligkeit der Kanone, insbesondere im Dauer­ betrieb, beeinträchtigen.

Mit der Erfindung sollen die vorbeschriebenen Nach­ teile soweit wie möglich beseitigt werden, insbe­ sondere soll eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die einfach aufgebaut, betriebssicher und leicht handhabbar ist und eine Optimierung der Eindüsung von flüssigen, beispielsweise monergolen Treibstoffen in die Brennkammer sowie eine quan­ titative Steuerung des Verbrennungsprozesses ermöglicht.

Dementsprechend sieht die Erfindung bei einer Einspritz­ vorrichtung der eingangs genannten Art vor, Schieber- und Pumpkolben als zueinander frei bewegliche Bauteile zu gestalten, wobei der Schieber durch das Treibmittel, eine separate Startladung und/oder den Pumpkolben unmittel­ bar oder mittelbar beaufschlagbar (verschiebbar) ist. Wichtig dabei ist, daß damit keine mechanische Einspritz­ steuerung mit den beschriebenen Nachteilen vorgeschlagen wird, sondern, wie es eine bevorzugte Ausführungsform vorsieht, der bei einer Startladung freigesetzte Druck zum Beispiel dazu dient, die Verschiebung der Bauteile zu bewirken und insbesondere eine Öffnung der Einspritzdüsen der Injektorfläche vorzunehmen.

Dieser Erfindungsgedanke ist durch verschiedene konkrete Ausführungsvariationen realisierbar.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Pumpkolben als den Schieber um- oder hinter­ greifendes Bauteil gestaltet ist, so daß gleichzeitig durch den vom Pumpkolben umgriffenen Raum die Pumpkammer für das Treibmittel definiert wird. Die Stirnfläche des Schiebers ist dann vorzugsweise so gestaltet, daß sie zumindest teilweise mit dem äußeren Abschnitt im Abstand zur korrespondierenden Fläche des Pumpkolbens steht. Dies kann in einer besonders bevorzugten Ausführungs­ form durch eine im Bereich der Stirnfläche des Schiebers etwa mittig vorstehende Ringdichtung erreicht werden.

Wird dann, wie es eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vorsieht, über eine hinter dem Pumpkolben angeordnete Druckkammer eine Startladung gezündet, so bewirkt der dabei entstehende Druck zunächst ein Vordrücken des Pumpkolbens und einen Überdruck in der Pumpkammer. Dieser hydraulische Druck wirkt dann auf die entsprechende Differenzfläche des Schiebers und drückt diesen mit hoher Geschwindigkeit nach vorne, wodurch gleichzeitig die In­ jektorfläche freigelegt wird. In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schieber und/oder der Pumpkolben in Bewegungsrichtung gegen eine Vorspann­ einrichtung, vorzugsweise eine Federlagerung, gelagert sind. Der Steuerschieber wird dann also gegen die Wirkung einer Feder über die Injektorfläche weggedrückt.

Der Pumpkolben wird durch den weiter stirnseitig auf ihn einwirkenden Druck, allerdings mit etwas langsamerer Ge­ schwindigkeit als der Schieber, gleichfalls vorgeschoben und bewirkt so eine weitere Treibstoffeindüsung durch die Öffnungen der Injektorfläche in die Brennkammern, indem das Pumpkammervolumen ständig verkleinert wird.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, daß der Druck der Startladung nicht nur auf den Pumpkolben einwirkt, sondern über eine entsprechende Kanalanordnung auch auf die Stirnfläche des Schiebers selbst, so daß dieser un­ mittelbar vom erzeugten Gasdruck über die Injektorfläche weggedrückt wird.

Dabei ist es dann besonders vorteilhaft, wenn die Druck­ kammer mit der Brennkammer über eine Verbindungsleitung in Verbindung steht. Die Startladung kann dann zum Bei­ spiel über eine am Geschoß befestigte Beiladung pyrotech­ nisch bewirkt werden. Es ist aber auch möglich, die An­ zündung der Ladung durch Einspritzen einer Teilmenge Treib­ stoff durch Fremdenergie, welche zum Beispiel durch Spannen einer Feder beim Verschlußöffnen abgezweigt und gespeichert wird, vorzunehmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sowohl eine um eine zylinderförmige Brennkammer rotationssymmetrische Anordnung der Bauteile (dann mit einem hülsenförmigen Schieber, einer ringförmigen Pumpkammer und einem ringförmigen Pump­ kolben) zu, es ist aber auch eine Anordnung möglich, bei der mehrere Pumpkammern um die Brennkammer herum ange­ ordnet sind, wobei dann in jeder Pumpkammer eine eigene Anordnung von Pumpkolben und Schieber der jeweiligen In­ jektorfläche zugeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es in besonders einfacher und vorteilhafter Weise möglich, eine Einrichtung zur Steuerung/Begrenzung des Bewegungsweges des Pumpkol­ bens während des Einfüllens des Treibstoffes vorzusehen und damit eine Einrichtung zur Dosierung der jeweils in die Pumpkammer eingegebenen Treibmittelmenge.

Die Einrichtung kann vorzugsweise aus einem entlang des Bewegungsweges verstellbaren Anschlag und/oder einem Füh­ rungsorgan, insbesondere einem Führungskolben bestehen. So können durch eine einfache Begrenzung des Verschiebe­ weges des Pumpkolbens das Pumpkammervolumen und damit die Treibmittelmenge eingestellt werden, und zwar in prak­ tisch stufenloser Dosierung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Ventil vorgesehen, das eine Treibmittelleitung mit der Pumpkammer verbindet. Über dieses Ventil kann dann, zusammen mit dem vorgenannten Führungsorgan, nicht nur eine Beschickung der Pumpkammer bewirkt werden, sondern auch eine Entleerung der Pumpkammer, zum Beispiel beim Schießabbruch.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind viel­ fältig. Insbesondere sind keine mechanischen Verstellorgane mehr notwendig, vielmehr wird die Verschiebung der einzelnen Bauteile über einen entsprechenden Gasdruck und/oder hy­ draulischen Druck erreicht. Das Treibmittel kann auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung dann aber auch gleichzeitig dazu genutzt werden, eine Abbremsung sowohl des Pumpkolbens als auch des Steuerschiebers auf hydraulischem Wege zu bewirken.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist dazu vorgesehen, daß der Steuerschieber an seinem in die Pumpkammer hineinragenden freien Ende auf seiner Umfangs­ fläche einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und die Aufnahme, in die der Schieber beim Vordrücken eingeschoben wird, eine eingangsseitige entsprechende Erweiterung auf­ weist. Auf Grund des sich bei der entsprechenden Verschie­ bung verjüngenden Ringspaltes zwischen Aufnahme und Schieber wird dann eine Dämpfung der Geschwindigkeit des Schiebers erreicht.

Das gleiche Prinzip wird auch genutzt, um den Pumpkolben abzubremsen. Durch den vorgedrückten Pumpkolben wird eine Einengung des Zuflusses des Treibmittels zu den Einspritz­ düsen bewirkt und damit eine Dämpfung der Geschwindigkeit des Pumpkolbens, da durch das Treibmittel ein entsprechend größerer Gegendruck aufgebracht wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind sowohl monergole als auch diergole (hypergole) Treibstoffe einsetzbar. Während für monergole Treibstoffe auf Grund der Gleichmäßig­ keit der Einspritzung vorzugsweise eine zylinderförmige Brennkammer mit rotationssymmetrisch dazu angeordnetem Schieber beziehungsweise Pumpkolben vorgesehen wird, wird zur Verwendung diergoler (hypergoler) Treibstoffe eine Ausführungsform mit mehreren, voneinander getrennten Pump­ kammern um den Ladungs- oder Brennraum herum vorgeschlagen. Aus den voneinander getrennten Pumpkammern werden dann unterschiedliche Treibmittel durch die korrespondierenden Injektorbereiche in die Brennkammer eingespritzt und treffen dort aufeinander, wo sie miteinander reagieren.

Insgesamt schafft die erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihrem regenerativen Flüssigkeitsantrieb auf Grund der konstruktiven Gestaltung eine verbesserte und insbesondere steuerbare Innenballistik, die einen Einsatz sowohl in Panzer- als auch in Artilleriekanonen unterschiedlicher Kaliber ermöglicht. Durch die ein besonderes Merkmal der Erfindung darstellende Dosiermöglichkeit wird ein kon­ trollierter Abbrand ermöglicht. Durch die konstruktive Zuordnung der Bauteile werden zusätzliche Elemente zur Kolbenbremsung weitestgehend überflüssig gemacht. Vielmehr übernimmt der Treibstoff selbst diese Aufgabe, der darüber hinaus mit hohem Einpreßdruck in den Brennraum eingedüst werden kann.

Eine Flüssigkeitskanone erfordert einen gasdichten Verschluß, der nicht nur während des Schusses dicht ist. Bei eventu­ ellen Undichtigkeiten der Pumpkammer wird nämlich der austretende Treibstoff im heißen Rohr vergast und darf dann nicht auf die Mannschaft einwirken.

Insoweit sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Er­ findung in besonders einfacher Weise vor, die Bauteile gegeneinander durch entsprechende Dichtringe zusätzlich entsprechend abzudichten. Gerade bei rotationssymmetrischen Bauteilen läßt sich dies leicht erreichen. Hierin liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung.

Indirekt ergibt sich aus der erfindungsgemäßen Anordnung auch noch der Vorteil, daß eine besonders leichte Beschickung der Kanone mit neuen Geschossen ermöglicht wird.

Durch die radiale Einspritzung und entsprechende Anord­ nung der Bauteile der Einspritzvorrichtung kann der Raum in Verlängerung des Rohres zur Aufnahme des Geschosses nach hinten (hinter der Brennkammer) verlängert werden, wobei über den dort gebildeten entsprechenden Rohrabschnitt die neuen Geschosse zugeführt werden. Dies kann durch eine automatische Steuerung besonders einfach erfolgen. Ein relativ einfacher Verschluß, der aus der Verschluß­ stellung bewegbar ist, dichtet die Brennkammer zuverlässig beim Schuß ab. Vorzugsweise wird ein Pilzverschluß vorge­ sehen, wie er beispielsweise von Artilleriekanonen bekannt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die weiteren Patentansprüche sowie die übrigen Beschreibungsunterlagen gegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungs­ beispiele näher erläutert, die in der Zeichnung zusätzlich schematisch dargestellt sind.

Dabei zeigen:

Fig. 1a einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Flüssigkeitskanone mit einer erfindungsgemäßen Einspritz­ vorrichtung.

Fig. 1b eine vergrößerte Darstellung des Bereiches um die Pumpkammer der Einspritzvorrichtung gemäß Fig. 1a.

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes zwischen Brennkammer und Pumpkammer einer zweiten Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung.

Die Flüssigkeitskanone gemäß Fig. 1a weist ein Bodenstück 10 auf, das in etwa einen Rechteckquerschnitt zeigt. Das Bodenstück 10 zeigt mittig eine runde Bohrung 12. Etwa in der Mitte der Längserstreckung der Bohrung 12 ist eine Brennkammer 14 vorgesehen, die einen gegenüber der Bohrung 12 vergrößerten Querschnitt aufweist. In dem (mit Bezug auf die Brennkammer 14) vorderen Teil 12a (in Fig. 1a: links von der Brennkammer 14) ist die Bohrung 12 von einem Rohr 16 umgeben, das zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Geschosses dient.

Der hintere Teil 12b der Bohrung 12 hat im wesentlichen einen gleichen Querschnitt wie der vordere Teil 12a. Un­ mittelbar im Anschluß an die Brennkammer 14 mündet jedoch in die Bohrung 12b ein senkrecht zu dieser (und senkrecht zur Zeichnungsebene) verlaufender Querkanal 20 ein. Während die in Fig. 1a linke Seite des Querkanals 20 eine dem Durchmesser der Bohrung 12b entsprechende Höhe aufweist, verläuft der Querkanal 20 von dort aus mit einem sich konisch erweiternden Abschnitt 20a, an den sich ein Ab­ schnitt 20b mit rechteckigem Querschnitt anschließt, von dem aus eine Stufe 21 nach außen verläuft, der ein weiterer Abschnitt 20c mit gleichbleibendem Querschnitt folgt. Die Bohrung 12b ist in dem von dem Querkanal 20 durchsetzten Bereich entsprechend erweitert ausgebildet.

In dem Querkanal 20 sitzt ein Verschlußkeil 23 mit einem Pilzverschluß 22 ein, wie er beispielsweise von Artillerie­ kanonen bekannt ist. Der Pilzverschluß 22 kann durch Ver­ schwenken innerhalb des Querkanals 20 nach dem Öffnen des Verschlußkeils 23 durch Verschieben im Querkanal 20 aus dem Bereich der Bohrung 12b weggeführt werden, wodurch die Bohrung 12b zum Nachführen eines Geschosses in das Rohr 16 frei wird.

Die Umfangswand der zylinderförmigen Brennkammer 14 wird von einer Injektorfläche 24 gebildet. Während der hintere, dem Pilzverschluß 22 zugewandte Abschnitt 24a der Injektor­ fläche 24 geschlossen ausgebildet ist, weist der übrige Abschnitt radial verlaufende Durchgangsbohrungen (Ein­ spritzdüsen) 26 auf. Die Injektorfläche 24 ist im Boden­ stück 10 ortsfest gehalten. In dem geschlossenen Abschnitt 24a der Injektorfläche 24 sind im Abstand zueinander große, radial verlaufende Öffnungen 28 vorgesehen, die eine Ver­ bindungsleitung zu einer nach außen sich anschließenden ringförmigen Kammer 30 bilden. Die Kammer 30 hat, wie sich insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß den Fig. 1a, b ergibt eine etwa dreieckförmige Querschnitts­ form. Die Öffnungen 28 sind - wie sich aus Fig. 1a ergibt - mit gleichem Abstand zueinander über die zylinderförmige Injektorfläche 24, 24a verteilt.

Auf der Injektorfläche 24 sitzt außenseitig ein Pumpkolben 32 auf. Der Pumpkolben 32 ist als Ringkolben gestaltet, mit einer Mantelfläche 34 und einem endseitig davon recht­ winklig nach innen abstehenden Ansatz 36 mit in etwa trapez­ förmigem Querschnitt.

Der Pumpkolben 32 liegt mit der äußeren Mantelfläche 34 gegen die korrespondierende Wand einer zylinderförmigen Ausnehmung 38 im Bodenstück 10 und mit der zylinderab­ schnittförmigen inneren Stirnfläche 36a gegen die äußere Oberfläche des Injektorbereiches 24 an und ist innerhalb der die Pumpkammer bildenden Ausnehmung 38 längsverschiebbar geführt. In Verlängerung der Mantelfläche 34 weist das Bodenstück 10 einen ringförmigen Spalt 40 auf, zur Aufnahme des Mantelabschnittes 34 bei entsprechender Verschiebung des Pumpkolbens 32, was nachstehend noch näher beschrieben wird.

Kurz vor der Einmündung des ringförmigen Spaltes 40 in die Pumpkammer 38 ist eine ringförmige Dichtung 42 zur Abdichtung der Pumpkammer 38 gegenüber dem Raum 40 ange­ ordnet.

Wie sich insbesondere aus Fig. 1b ergibt, ist der ringför­ mige Spalt 40 in seinem der Dichtung 42 gegenüberliegenden Abschnitt nach außen erweitert ausgebildet. In dem ent­ sprechenden Kammerabschnitt findet ein Anschlag 44 Platz, der vom freien stirnseitigen Ende des Mantelabschnittes 34 des Pumpkolbens 32 senkrecht nach außen absteht.

In Erweiterung des ringförmigen Spalts 40 und parallel zum Mantelabschnitt 34 ist ein Raum 46 angeordnet, in dem eine Zahnstange 48 über ein Antriebsrad 50 parallel zum Mantelabschnitt 34 verschiebbar angeordnet ist. Die Zahnstange 48 weist an ihrem mit dem Anschlag 44 korres­ pondierenden Ende einen endseitigen Nocken 52 auf.

Die Anordnung von Zahnstange 48, Antriebsrad 50 und Nocken 52 dient zur Begrenzung des Verschiebeweges des Pumpkolbens 32, in dem bei entsprechender Stellung der Zahnstange 48 der Anschlag 44 gegen den Nocken 52 geführt wird.

Eine parallel zur Bohrung 12 im Bodenstück 10 verlaufende Leitung 54 mündet im Abstand zum Ringspalt 40 in ein Ventil 56, das in der vorderen (in Fig. 1a linken) Stirnwand der Pumpkammer 38 angeordnet ist und eine Treibmittelzu­ fuhr in diese ermöglicht. Das Ventil ist aber auch so einstellbar, daß eine Entleerung der Pumpkammer 38, die nachstehend noch näher beschrieben wird, ermöglicht wird.

Auf dem Injektorabschnitt 24 sitzt ein hülsenförmiger Schieber 58 auf, der an seinem dem Ansatz 36 zugewandten Ende einen außenseitig umlaufenden Vorsprung 60 zeigt.

Wie sich insbesondere aus Fig. 1b ergibt, sitzt auf der Stirnfläche 59 des Schiebers 58 eine Ringdichtung 62 auf, die die Stirnfläche 59 etwas in Richtung auf den An­ satz 36 des Pumpkolbens 32 überragt. In Fig. 1b sind die entsprechenden Bemaßungslinien für die Ringdichtung 62 zu erkennen. Die Ringdichtung 62 sorgt dafür, daß die Stirnfläche 59 im übrigen im Abstand zur korrespon­ dierenden Wand 36b des Ansatzes 36 gehalten wird. Zur Aufnahme des hinteren Mantelabschnittes 58a des Schiebers 58 ist im Bodenstück 10 ein ringförmiger Spalt 64 vor­ gesehen. Der von der Pumpkammer 38 aus erste Abschnitt weist dabei eine dem Schieber 58 im Bereich des Vor­ sprunges 60 entsprechende Höhe auf, woran sich ein Ab­ schnitt 66 mit einer der Dicke der Mantelfläche des Schiebers entsprechenden Höhe anschließt. Der Abschnitt 66 geht in einen erweiterten ringförmigen Raum 68 über, in dem eine Druckfeder 70 einsitzt. Um den Abschnitt 66 ist eine Ringdichtung 72 angeordnet.

Der die ringförmigen Spalte 40, 64 sowie den Raum 68 aufnehmende Abschnitt des Bodenstückes 10 wird durch ein entsprechend ausgebildetes Einsatzteil 74 gebildet.

Die Funktionsweise der dargestellten Flüssigkeitskanone ist wie folgt.

Zu Beginn wird über die Leitung 54 und das Ventil 56 Treibmittel in die Pumpkammer 38 eingegeben, wobei der Pumpkolben 32 nach rechts (entgegen Pfeilrichtung A) geführt wird und sich das Volumen der Pumpkammer 38 entsprechend ständig vergrößert. Der Schieber 58 wird aufgrund der Wirkung der Feder 70 entsprechend nachge­ führt. Über eine entsprechende Einstellung der Zahn­ stange 48 kann die maximale Verschiebung des Pumpkol­ bens 32 eingestellt werden, indem der korrespondierende Anschlag 44 gegen den Nocken 52 der Zahnstange 48 stößt. Das Ventil 56 wird dann geschlossen. Die Einrichtung befindet sich dann in einer Anordnung wie im unteren Teil der Fig. 1a dargestellt, insbesondere liegt der Schieber 58 mit seiner Stirnfläche 59 (Dichtung 62) gegen den Ansatz 36 des Pumpkolbens 32 an, und die Pump­ kammer 38 ist mit Treibmittel gefüllt.

Mit einer der vorstehend beschriebenen alternativen Möglichkeiten wird dann eine Startladung aufgebracht, vorzugsweise über eine an dem (nicht dargestellten) Geschoß befestigte Beiladung im Bereich der Brennkam­ mer 14. Über die Öffnungen 28 beziehungsweise zugehöri­ gen Verbindungsleitungen wird Gas in die ringförmige Kammer 30 gedrückt, und es wird ein Gasdruck auf die rückwärtige Stirnwand des Ansatzes 36 des Steuerschiebers 32 aufgebracht. Ist ein bestimmter Druck erreicht, und dies geschieht aufgrund des sehr schnellen Druckaufbaus im Millisekunden-Bereich und darunter, wird der Pump­ kolben 32 nach vorne (in Pfeilrichtung A) gedrückt und erzeugt einen Überdruck in der Pumpkammer 38. Dieser hydraulische Druck wirkt auf die Differenzfläche der Dichthülse 58 im Bereich deren Stirnfläche 59 vor der Dichtung 62 und schiebt sie gegen die Kraft der Druck­ feder 70 in Pfeilrichtung A nach vorne. Die Bewegung der Dichthülse 58 ist dabei schneller als die des Pump­ kolbens 32, so daß die Injektorfläche 24 beziehungsweise ihre Öffnungen 26 kurzfristig freigegeben werden und ein Austritt des Treibmittels über die Öffnungen 26 in den Brennraum 14 ermöglicht wird.

In der Brennkammer 14 erfolgt dann die Verbrennung des Treibmittels und ein weiterer Druckaufbau zum Austrag des Geschosses. Gleichzeitig wird der Pumpkolben 32 über den weiterhin von hinten aufgebrachten Gasdruck dem Schieber 58 nachgeführt, wodurch sich das Pumpkammer­ volumen 38 entsprechend vermindert.

Der erweiterte Bereich 65 des ringförmigen Spaltes 64 wirkt beim weiteren Vorschnellen des Schiebers 58 als Bremskammer aufgrund der Einengung des Zuflußbereiches für das Treibmittel.

Mit der Bewegung des Pumpkolbens 32 wird der zuvor geöff­ nete Durchgangsbereich der Injektorfläche 24 kontinuier­ lich wieder geschlossen und gleichzeitig der Pumpkolben aufgrund der Verringerung der Zahl der Ausflußöffnungen für das Treibmittel und einem insoweit erhöhten hydrau­ lischen Druck abgebremst.

Zum anschließenden neuen Befüllen der Pumpkammer 38 wird über die Ventilanordnung 56 Treibmittel über die Leitung 54 herangeführt, wobei mit zunehmendem Füllungs­ grad der Pumpkolben 32 und der aufgrund der Federwirkung nachgeführte Schieber 58 wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt werden.

Der beschriebene Vorgang wiederholt sich dann auf gleiche Weise, nachdem zuvor über die Bohrung 12b bei weggeklapptem Verschluß 22, 23 ein neues Geschoß in das Rohr 16 eingeführt worden ist.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, die sich insbesondere durch eine unterschiedliche Ge­ staltung des Bereiches um die Öffnungen 28 auszeichnet. Wie der Zeichnung ohne weiteres zu entnehmen ist, liegt der Ansatz 36 des ringförmigen Pumpkolbens 32 mit seiner Stirnfläche 36a nämlich nicht auf der Injektorfläche 24 auf, sondern endet im Abstand zu dieser. Weiterhin ist der Ansatz 36 mit einer zur Pumpkammer 38 hin rücksprin­ genden Stufe 37 ausgebildet, in die bei der gemäß Fig. 2 dargestellten Startstellung der Steuerschieber 58 mit seinem stirnförmigen Ende, das korrespondierend zur Stufe 37 ausgebildet ist, hineinragt. Die zwischen den korrespondierenden Flächen von Steuerschieber 58 und Pumpkolben 32 angeordnete Dichtung 62 sorgt dafür, daß kein Treibmittel aus der Pumpkammer 38 bei geschlossenem Schieber 58 austritt.

Die Injektorfläche 24 ist so gestaltet, daß bei der Anordnung von Steuerschieber 58 und Pumpkolben 32 in der Ausgangsstellung (Startstellung) eine offene Ver­ bindung vom Brennraum 14 zur Kammer 30 beziehungsweise den Raum zwischen dem stirnseitigen Ende 36a des An­ satzes 36 und der äußeren Fläche des Injektorabschnitts 24 gegeben ist.

Bei der Zündung der Startladung wird dann ein Gasfluß durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen 29 in den dahinterliegenden Raum 31 beziehungsweise die Kammer 30 ermöglicht, wobei ein Gasdruck nicht nur auf die rückseitige Stirnfläche des Ansatzes 36 des Steuerschie­ bers 32 ausgeübt wird, wie bei einer Ausführungsform gemäß den Fig. 1a,b, sondern insbesondere auch auf die endseitige Stirnfläche des Steuerschiebers 58, der dadurch unmittelbar nach dem Druckaufbau spontan öffnet und entgegen der Pfeilrichtung B (der Pfeil B symbolisiert die permanente Kraft der Feder 70) wegschnellt und dabei die Einspritzdüsen 26 des Injektorabschnittes 24 öffnet, so daß das Treibmittel von der Pumpkammer 38 in den Brennraum 14 eingedüst werden kann.

Die Öffnung des Steuerschiebers 58 erfolgt dabei vor der Verschiebung des Pumpkolbens 32, der - wie anhand der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1a, b beschrie­ ben - dann nachgeführt wird und die freigelegten Öff­ nungen 26 nach und nach wieder abdeckt. Eine Bremswirkung auf den Steuerschieber 58 beziehungsweise den Pumpkol­ ben 32 durch das Treibmittel erfolgt wie anhand des ersten Ausführungsbeispieles beschrieben.

In Fig. 2 ist der Injektorabschnitt 24 von dem in die Brennkammer 14 nach hinten verlängerten Rohr 16 unter­ stützt, das im Bereich der Durchgangsöffnungen 26 gleich­ falls radial zur Brennkammer 14 verlaufende Öffnungen 76 aufweist, die allerdings - wie sich aus Fig. 2 ohne weiteres ergibt - einen sehr viel größeren Querschnitt aufweisen als die Einspritzdüsen 26.

Die Einströmung des Gases in die Kammer 30 erfolgt dann aus der Brennkammer 14 über die entsprechenden Öffnun­ gen 76, 26.

Claims (25)

1. Einspritzvorrichtung für flüssige Treibmittel bei Kanonen, mit mindestens einer Pumpkammer (38) zur Aufnahme des Treibmittels, jeweils einem darin beweglichen Pumpkolben (32) sowie einem Schieber (58) zum Öffnen und Schließen von Öffnungen (26) einer zumindest teilweise um eine Brennkammer (14) in etwa radial zur Auftragsrichtung eines Geschosses angeordneten Injektorfläche (24), dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (58) und der Pumpkolben (32) als zueinander freibewegliche Bauteile gestaltet sind, wobei der Pump­ kolben (32) als den Schieber (58) um- oder hintergreifen­ des Bauteil ausgebildet ist, wodurch der Schieber (58) zur Freigabe der Öffnungen (26) der Injektorfläche (24) durch einen in einer vom Pumpkolben (32) gebildeten Pump­ kammer mittels der Druckbeaufschlagung des Kolbens durch eine Startladung erzeugten Überdruck gegenüber der Förderbewegung des Pumpkolbens (32) mit höherer Geschwin­ digkeit voreilt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben (32) als den Schieber (58) um- oder hintergreifendes Bauteil ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (58) mit seiner in der Schließstellung gegenüber der Injektorfläche (24) freien Stirnfläche (59) gegen den Pumpkolben (32) zur Anlage bringbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stirnfläche des Schiebers (58) auf einem etwa mittleren Teilabschnitt eine vorstehende Dichtung (62) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (59) des Schiebers (58) so gestaltet ist, daß sie teilweise, zumindest auf ihrem äußeren Abschnitt, im Abstand zur korrespondierenden Fläche des Pumpkolbens (32) steht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlraum (29, 30) vor einem Ende des Schiebers (58) und/oder Pumpkolbens (32) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (29, 30) mit der Brennkammer (14) über mindestens eine Leitung (28) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorfläche (24), der Schieber (58) und/oder der Pumpkolben (32) als rotationssymmetrische Bauteile gestaltet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorfläche (24) den Mantel einer zylinder­ förmigen Brennkammer (14) bildet und Schieber (58) und Pumpkolben (32) als ring- oder hülsenförmige Bauteile darum geführt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leitungen (28) sternförmig und über die Umfangsfläche gleichmäßig verteilt in einen ringförmigen, als Druckkammer ausgebildeten Hohlraum (29, 30) einmünden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Schieber (58) und/oder Pumpkolben (32) Treibmittel­ gebremst geführt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnahme (64) für den Schieber (58) nach Freigabe der Injektorfläche (24) vorgesehen ist und diese Aufnahme (64) eingangsseitig einen erweiterten Aufnahmebereich aufweist, der gleich oder etwas größer ist als das darin zur Anlage bringbare freie, mit einem entsprechenden äußeren Ansatz (60) versehene Ende des Schiebers (58).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (58) und/oder der Pumpkolben (32) in Bewegungsrichtung beim Schuß gegen eine Vorspann­ einrichtung (70) gelagert ist (sind).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (58) und der Pumpkolben (32) über eine Schnappverbindung miteinander lösbar verbindbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (70) eine Feder ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (70) in einer Aufnahme (68), vorzugsweise in Erweiterung der Aufnahme (64) , im Bodenstück (10) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44, 46, 48, 50, 52) zur Steuerung/Be­ grenzung des Bewegungsweges des Pumpkolbens (32) gegen­ über dem Schieber (58) beziehungsweise der Injektor­ fläche (24).

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung/Begrenzung des Bewe­ gungsweges des Pumpkolbens (32) aus einem, entlang des Bewegungsweges verstellbaren Anschlag (44, 52) und/oder einem Führungsorgan, insbesondere einem Führungskolben (48), besteht.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein Ventil (56), das eine Treibmittelleitung (54) mit der Pumpkammer (28) verbindet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpkammer (38) durch den Raum zwischen Injektor­ fläche (24) beziehungsweise Schieber (58) und dem diese im Abstand umgreifenden Pumpkolben (32) gebildet wird.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß aufnehmende Rohr (16) bis in den Bereich der Brennkammer (14) gezogen ist und auf dem mit der Injektorfläche (24) parallelen Abschnitt mehrere Öffnungen (76) aufweist, die einen gegenüber den Durch­ gangsöffnungen (26) der Injektorfläche (24) sehr viel größeren Querschnitt haben.

22. Flüssigkeitskanone mit mindestens einer Einspritzvor­ richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21.

23. Flüssigkeitskanone nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung rotationssymmetrisch zu einem ein Geschoß führenden Rohr (16) und/oder die Vorrichtung selbst rotationssymmetrisch um ihre Brenn­ kammer (14) angeordnet ist.

24. Flüssigkeitskanone nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung mindestens zwei, vorzugs­ weise auf gegenüberliegenden Enden der Brennkammer (14) angeordnete Pumpkammern mit zugehörigen Bauteilen aufweist.

25. Flüssigkeitskanone nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der beiden Pumpkammern auf einer durch die Brennkammer gezogenen (gedachten) Diagonalen liegen.