DE3639298A1 - Perforier-injektionsvorrichtung mit innerem stosskoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Perforier-Injektionsvorrichtung, die in der Lage ist, stabile Wände zu durchstoßen und durch diese Wandung ein Fluid zu versprühen. Die Vorrichtung ist im wesentlichen dazu bestimmt, von Sicherheitskräften oder Feuerwehrleuten benutzt zu werden.

In vielen Fällen, wo es auf eine schnelle Intervention an­ kommt, kann es von Interesse sein, ein aktives Fluid durch eine stabile Wandung hindurch, wie z.B. durch eine Trenn­ wand eines Gebäudes oder durch eine geschlossene Tür hin­ durch zu injizieren. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn es gilt, in einer Räumlichkeit oder im Innenraum eines Flugzeugs verbarrikadierte Personen zu neutralisieren, in­ dem ein Fluid mit sofortiger psychologischer Wirkung in­ jiziiert wird oder bei der Bekämpfung eines Brandes in einer bestimmten Räumlichkeit, indem ein Löschfluid ein­ gespritzt wird.

Die z.B. in dem FR-Patent 24 77 423 beschriebenen Apparate, die zur Zeit den Einsatzkräften zur Verfügung gestellt werden, ermöglichen es nacheinander, jedoch fast gleich­ zeitig, eine stabile Wandung zu perforieren und ein aktives Fluid durch diese Wandung hindurch zu injiziieren, indem ein handliches tragbares Gerät verwendet wird, das zuverlässig ist und dem Anwender eine absolute Sicherheit bietet. Während jedoch diese Perforier-Injektionsvorrich­ tung mit der Hand festgehalten wird und in Kontakt mit einer zu widerstandskräftigen Wandung, die nicht durch­ bohrt werden kann, aktiviert wird, wird der Schub der Gase nicht unterbrochen und das mobile Organ des Perforierers, das bei der Berührung mit der Wandung blockiert, wirkt als Anschlag, so daß die gesamte Perforier-Injektionsvorrich­ tung nach hinten zurückgestoßen wird.

Diese bekannten Perforier-Injektionsvorrichtungen, insbe­ sondere die in dem FR-Patent 24 77 423 beschriebene Vor­ richtung weisen auf:

• - einerseits einen Kolben,
• - der in einem Zylinder angeordnet ist, mit dem er eine Antriebskammer bildet, die stromauf zu dem Kolben ge­ legen ist und durch ein Hochdruck-Antriebsfluid ge­ speist werden kann und
• - dessen stromab gelegene Stange in dem stromab gelege­ nen Teil des Zylinders gleiten kann, wobei diese Stange rohrförmig ist und einen Injektionskanal bildet,
• - und andererseits einen Zylinder
• - der eine Einlaßöffnung für das aktive Fluid aufweist,
• - der nur dann mit der Zuführleitung in Verbindung steht, wenn der Kolben sich ungefähr in Anschlag­ stellung am stromab gelegenen Ende des Zylinders befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Perforier­ leistung einer Perforier-Injektionsvorrichtung zu er­ höhen, ohne dabei den Druck und/oder den Durchsatz an Hochdruck-Antriebsfluid zu steigern, was jeweils zu einem zu heftigen Rückstoß führen könnte, der eine Ge­ fahr für den Anwender darstellen könnte. Vorteilhafter­ weise soll in dem Fall, in dem das Antriebsfluid mittels einer pyrotechnischen Ladung erzeugt wird, die Menge des verwendeten Pulvers erzeugt werden und einen ungefähr kon­ stanten Initialrückstoß erzeugen, der unabhängig von der Härte der zu durchstoßenden Wandung ist.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Die erfindungs­ gemäße Perforier-Injektionsvorrichtung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Stirnwand des Kolbens und einer Quelle eines Hochdruck-Antriebsfluids ein Stoß­ körper angeordnet ist, wobei dieser Körper ursprünglich von der Stirnseite des Kolbens entfernt gehalten wird und in dem Zylinder gleiten kann.

Genauer gesagt ist ein Teil des Stoßkörpers zylindrisch und weist einen Außendurchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Zylinderkopfes ist. Anderer­ seits ist das Verhältnis (PM/PP) zwischen dem Gewicht (PM) des Stoßkörpers und dem Gewicht (PP) des gesamten Kol­ bens im Intervall mit den Grenzen 0,1 und 0,8 und vorzugs­ weise zwischen 0,2 und 0,4 gelegen. Es wurde in der Tat festgestellt, daß Stoßmassen mit kleinem Durchmesser, z.B. dem Durchmesser einer Geschoßkugel, selbst einer Geschoß­ kugel großen Kalibers es nicht ermöglichten, die Perforier­ leistung einer Perforier-Injektionsvorrichtung zu stei­ gern, ohne gleichzeitig die Menge des propulsiven Pulvers zu erhöhen.

Vorteilhafterweise weist das stromauf gelegene Ende des Stoßkörpers ein dichtendes Ausrichtelement auf, das einen effizienteren Druckanstieg in der weiter stromauf gelege­ nen Antriebskammer ermöglicht und andererseits ist ein Innenrohrring zwischen dem Stoßkörper und dem stromauf gelegenen Teil des Zylinders angeordnet, das in seinem stromab gelegenen Bereich eine Kammer aufweist, die über eine Öffnung mit der Außenluft in Verbindung steht. Das Innenrohr kann insbesondere ein Distanzrohr für den Kolben bezüglich des Stoßkörpers darstellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben der Bereich stromab zum Stoßkörper und der Bereich stromauf der Stirn­ wand des Kolbens einen Durchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Innenrohres ist, was den Ausstoß der zwischen dem Stoßkörper und der Stirnwand des Kolbens ein­ geschlossenen Luft erleichtert und die Wiederverwendung dieser Elemente selbst nach mehreren aufeinanderfolgenden Stößen ermöglicht.

Vorteilhafterweise bildet der Zylinder einen Spezialgewehr­ lauf und der Bereich,der am weitesten stromauf bezüglich der Antriebskammer liegt, weist eine Kammer zum Einlegen einer gaserzeugenden Patrone auf.

Die erfindungsgemäße Perforier-Injektionsvorrichtung weist im wesentlichen folgende Vorteile auf:

• - einerseits ist der Rückstoßeffekt vermindert, was umso­ mehr von Vorteil ist, da es nun möglich ist, den Außen­ durchmesser der Perforier-Injektionsvorrichtung zu ver­ ringern, so daß diese geschultert betätigt werden kann,
• - und andererseits ist das Durchstoßvermögen wesentlich erhöht, da die Stoßmasse ein dichtendes Ausrichtelement aufweist, das hinreichend widerstandsfähig ist und da der stromauf gelegene Teil des Zylinders Auslaßöffnungen enthält.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die einzige Figur näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Perforier-Injektionsvorrichtung.

Die gezeigte Perforier-Injektionsvorrichtung weist einen Speziallauf auf, der auf das einläufige Gewehr 8 montiert ist, von dem nur der Vorderteil teilweise gezeichnet ist. Der Speziallauf besteht außen aus zwei Teilen des Zylin­ ders der Perforier-Injektionsvorrichtung, wobei der stromauf gelegene Teil 2 dieses Zylinders in den Metall­ körper 10 des Gewehrs geschraubt ist und in einen Holz­ schaft des Gewehrs eingelassen ist. Der stromab gelegene Teil 3 des Zylinders ist wiederum mit dem freien Ende des stromauf gelegenen Teils 2 verschraubt und weist eine Ausbuchtung auf, in der die Einlaßöffnung 3 a für das aktive Fluid eingearbeitet ist, wobei diese Öffnung durch ein Innengewinde verlängert wird, das den Anschluß an einen Zufuhrschlauch für das aktive Fluid ermöglicht. Der Kolben 1, dessen Stirnseite 1 b in dem stromab gelege­ nen Teil 3 des Zylinders gleiten kann, wird anfangs in Anlage auf dem Innenrohr 6 gehalten, das ein Distanzrohr zwischen der Ausrichtscheibe 5 und diesem stromab gele­ genen Teil 3 des Zylinders bildet. Das Innenrohr 6 weist stromab bezüglich dem Ende des Stoßkörpers 4 eine Kammer und drei radiale Perforierungen auf, die vom Boden dieser Kammer aus ausgehen und in einer ringförmigen Nut münden, die in den stromauf gelegenen Teil des Zylinders einge­ arbeitet sind, wobei der Zylinder mit drei Auslaßöff­ nungen 7 für Luft und Verbrennungsgase versehen ist. Die Ausrichtscheibe 5 weist eine ringförmige Schwächungs­ nut auf, die das Abscheren der Scheibe vereinfacht, deren stromab gelegener Mittelteil in den Stoßkörper 4 eingeschraubt ist, dessen stromauf, gegenüber dem Flammenrohr 12 gelegener Mittenbereich ausgehöhlt ist und wobei das Flammenrohr 12 stromauf durch eine Kammer begrenzt ist, die das Einlegen einer gaserzeugenden Patrone 9 ermöglicht.

Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen: Nachdem eine gaserzeugende Patrone aus Messing mit 1 g Pulver auf Nitrocellulosebasis in die dafür vorgesehene Kammer des Speziallaufes eingeführt worden ist und nachdem das Gewehrschloß verschlossen ist und das Auslösesystem aktiviert wurde, genügt ein einfaches Ziehen am Auslöse­ hahn 13, um die Perforier-Injektionsvorrichtung zu akti­ vieren. Die Gase, die nach dem Einschlagen des Patronen­ bodens erzeugt werden, werden durch das Flammenrohr 12 in die Antriebskammer gepreßt und bewirken den Vorschub der Ausrichtungsscheibe 5 mit einer Verzögerung der Größenordnung von 1 msec. Der Stoßkörper 4, dessen Gewicht 150 g beträgt, wird wie ein Geschoß beschleunigt und seine Vorwärtsbewegung komprimiert die Luft, die zuvor zwischen dem Stoßkörper und dem Bereich 1 c stromauf zur Stirnwand des Kolbens vorhanden ist und verdrängt diese in Richtung auf die Innenverkleidung des Innenrohres 6 und die Auslaßöffnungen 7. Der Druckanstieg dieser Luft löst die Vorwärtsbewegung des Kolbens aus. Während der stromab gelegene Bereich des Stoßkörpers an der Stirn­ wand des Kolbens anstößt, wird die kinetische Energie des Stoßkörpers auf den Kolben übertragen, dessen rohr­ förmige Stange, die Wandung, auf der die Perforier- Injektionsvorrichtung angelegt wurde, perforiert und so­ bald die Nut 1 d im Kolbenkopf die Einlaßöffnung 3 a er­ reicht wird das aktive Fluid auf der anderen Seite der Wandung verteilt, wobei dieses aktive Fluid lediglich eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, auch ein Pulver mit sehr kleiner Körnigkeit.

Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Stoßkörpers ist der Rückstoßeffekt des Gewehres, den der Schütze erfährt, wesentlich begrenzter und konstanter, da der Rückstoß praktisch lediglich von der Zündung der Patrone 9 her­ rührt und unabhängig von den Durchstoßbedingungen der Wandung, bzw. ggf. eines nicht vollständigen Durchstoßens der Wandung ist. Das Auswerfen des Kolbens wird erhalten durch den Stoß des Stoßkörpers 4 und daher durch die Über­ tragung der kinetischen Energie dieser Masse auf den Kol­ ben und nicht direkt über den Druck, den das Verbrennungs­ gas auf den Kolben ausübt. Die Antriebskammer, die das Hochdruckgas aufnimmt, steht über Auslaßöffnungen 7 mit der Atmosphäre in Verbindung und zwar ein wenig vorher oder etwas später, nachdem der Stoßkörper 4 die Stirnwand 1 b des Kolbens berührt hat.

Während Vergleichsversuchen, bei denen jeweils gleiche Kolben und gaserzeugende Patronen verwendet wurden, war es immer möglich, gleichzeitig ein Blech von 2 mm Dicke aus weichem Stahl und eine Komposit-Holzplatte mit 40 mm Dicke zu durchstoßen, wobei ein Stoßkörper mit einem Ge­ wicht von 150 g verwendet wurde, wohingegen die einfache Verwendung einer Antriebskammer ohne Stoßkörper es nie­ mals ermöglicht hat, daß die Stange ein einfaches 2 mm dickes Blech aus weichem Stahl durchquert. Lediglich die pyramidenförmige Spitze dieser Stange hat das Stahl­ blech durchquert.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Perforieren einer widerstandsfähigen Wan­ dung und zum Injizieren eines aktiven Fluids durch diese Wandung, mit

• - einerseits einem Kolben (1),
• - der in einem Zylinder (2, 3) angeordnet ist und mit diesem eine Antriebskammer, die stromauf zum Kolben angeordnet ist, begrenzt, die mit einem Hochdruck- Antriebsfluid gespeist werden kann, und
• - dessen Stange (1 a), die stromab angeordnet ist, in dem stromab gelegenen Bereich (3) des Zylinders gleit­ bar angeordnet ist, wobei diese Stange rohrförmig ist und den Injektionskanal bildet, und
• - andererseits einem Zylinder (2, 3),
• - der eine Einlaßöffnung (3 a) für das aktive Fluid auf­ weist und
• - der die Zufuhrleitung nur dann mit dem Injektionskanal verbindet, wenn der Kolben (1) sich im wesentlichen in Anschlagposition am stromab gelegenen Ende des Zylin­ ders befindet,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Stoßkörper (4) zwischen dem Kopf (1 b) des Zylin­ ders und einer Hochdruck-Antriebsfluidquelle angeordnet ist, wobei dieser Stoßkörper anfangs vom Kolbenkopf beab­ standet gehalten wird und im Zylinder (2, 3) gleiten kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßkörper (4) zylinderförmig ist und einen Durch­ messer aufweist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Kopfes (1 b) des Kolbens ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (PM/PP) zwischen dem Gewicht (PM) des Stoßkörpers (4) und dem Gewicht (PP) des gesamten Kolbens (1) zwischen 0,1 und 0,8 liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (PM/PP) zwischen 0,2 und 0,4 liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromauf gelegene Ende des Stoßkörpers (4) ein ab­ dichtendes Ausrichtelement (5) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenrohr (6) zwischen dem Stoßkörper (4) und dem stromauf gelegenen Teil (2) des Zylinders angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromauf gelegene Teil (2) des Zylinders eine Kammer stromab aufweist, die mit der Außenluft mittels Auslaßöffnungen (7) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (6) ein Distanzrohr zur Positionierung des Kolbens (1) bezüglich des Stoßkörpers (4) darstellt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromab gelegene Bereich (4 a) des Stoßkörpers und der stromauf gelegene Bereich (1 c) des Kopfes des Kolbens einen Durchmesser aufweisen, der jeweils kleiner als der Innendurchmesser des Innenrohrs (6) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2, 3) einen Spezialgewehrlauf (8) bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der am weitesten stromauf gelegene Teil der Antriebs­ kammer eine Kammer zur Halterung einer gaserzeugenden Patrone (9) aufweist.