DE3640100C2

DE3640100C2 - Gun with a liquid fuel drive

Info

Publication number: DE3640100C2
Application number: DE19863640100
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Schleicher
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1986-11-24
Filing date: 1986-11-24
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2006-11-25
Also published as: GB2252610A; DE3640100A1; GB8722842D0; GB2252610B; FR2672972A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrwaffe mit einem Antrieb durch zwei Flüssig treibstoff-Komponenten nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a barrel weapon with a drive by two liquids Fuel components according to the preamble of claim 1.

Ein entscheidendes Problem bei Rohrwaffen mit einem Antrieb durch Flüssig treibstoffe ist es, daß die Flüssigkeiten reproduzierbar in eine Gasform gebracht werden müssen, damit sie reagieren. Dabei sind sowohl die physi kalische Verzugszeit, nämlich die Erwärmungszeit, und die chemische Ver zugszeit, nämlich die chemische Reaktionszeit zu berücksichtigen. Erst eine ausreichend gute Mischung der in Gasform in der Treibmittel brennkammer vorhandenen Flüssigkeiten gewährleistet eine optimale Ver brennung mit einer vollständigen Treibstoffumsetzung bei einem gleich förmigen Abbrandverhalten.A crucial problem with barrel guns powered by liquid The fuel is that the liquids are reproducible in a gas form must be brought in to react. Both the physi calic delay time, namely the heating time, and the chemical ver train time, namely to consider the chemical reaction time. Only a sufficiently good mixture of the gas form in the blowing agent Liquids present in the combustion chamber ensure optimal ver Burn with a full fuel conversion at the same shaped burning behavior.

Aus der DE-PS 33 07 730 ist eine Rohrwaffe der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher die Treibmittelbrennkammer etwa birnenförmig gestaltet ist und in der Verdämmung um die Treibmittelbrennkammer in Richtung auf den Geschoßraum des Waffenrohres Verbindungskanäle mit unterschiedlichen Hohlprofil-Querschnitten angeordnet sind. Damit wird eine Verbindung zu dem auf der Austrittsseite der Treibmittelbrennkammer befindlichen Geschoßraum hergestellt, um so bei einem Einsatz von moner golen Flüssigtreibstoffen eine rückstandsfreie vollständige Umsetzung des Flüssigtreibstoffes bei einem gleichförmigen Abbrandverhalten im Druck-Zeit-Abbrand-Diagramm zu erzielen. Die Treibmittelbrennkammer wird durch einen Flüssigtreibstoff gespeist, welcher durch eine Düse, die über eine Leitung mit einer rechnergesteuerten Dosierautomatik verbunden ist, in die Treibmittelbrennkammer eingebracht wird. From DE-PS 33 07 730 is a gun of the type mentioned known in which the propellant combustion chamber is approximately pear-shaped is designed and in the dam around the propellant combustion chamber in Direction to the floor space of the gun barrel with connecting channels different hollow profile cross sections are arranged. So that will a connection to that on the outlet side of the propellant combustion chamber located floor space, so when using moner golen liquid fuels a residue-free complete implementation of the liquid fuel with a uniform combustion behavior in the Achieve pressure-time-burn-up diagram. The propellant combustion chamber will fed by a liquid fuel which through a nozzle which connected to a computer-controlled automatic dosing system via a line is introduced into the propellant combustion chamber.

Bei dieser DE-PS 33 07 730 wird also das Hauptaugenmerk auf eine raumsparende Vergrößerung der brennenden Oberfläche zur Änderung der Abbrandcharakteristik des Flüssigtreibstoffes gelegt. Infolge der getroffenen Anordnung der Verbindungskanäle wird eine Vergrößerung der Treibmittelbrennkammer-Oberfläche erzielt, so daß innerhalb kurzer Zeit eine gleichmäßige Druckannäherung zwischen dem Innenraum der Treibmittelbrennkammer und dem auf der Außenseite befindlichen Geschoßraum erfolgen und ein gleichförmiger Abbrand gewährleistet werden kann.In this DE-PS 33 07 730, the main focus is on one space-saving enlargement of the burning surface for change the burning characteristics of the liquid fuel. As a result The arrangement of the connecting channels will be enlarged the blowing agent combustion chamber surface achieved so that within short time an even pressure approach between the interior the propellant combustion chamber and the one on the outside Storey space take place and a uniform burning guaranteed can be.

Bekannterweise hängt jedoch eine gute und vollständige, und dabei gleichmäßige Verbrennung der flüssigen Treibmittel in der Treib mittelbrennkammer entscheidend auch von der Beachtung der physi kalischen und chemischen Verzugszeit und dem ausreichenden Zerstäuben des flüssigen Treibmittels ab. Auf diese grundsätzlichen Voraus setzungen geht die DE-PS 33 07 730 jedoch nicht ein.As is known, however, a good and complete one depends on it uniform combustion of the liquid blowing agent in the blowing agent medium combustion chamber also crucial from observing the physi potash and chemical delay time and sufficient atomization of the liquid blowing agent. On this basic advance DE-PS 33 07 730 does not settle.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Rohrwaffe mit einem An trieb durch Flüssigtreibstoffe der eingangs genannten Art zu schaffen und dabei einen Mechanismus aufzuzeigen, durch welchen möglichst kleine und dabei immer gleichförmige Tropfen unabhängig von Umge bungsbedingungen und unabhängig vom aktuellen Zustand der Oberflächen spannung der Flüssigtreibmittel in die Treibmittelbrennkammer einge spritzt werden.It is therefore an object of the invention to provide a tube weapon with an driven by liquid fuels to create the type mentioned and thereby show a mechanism by which possible small and always uniform drops regardless of the reverse conditions and regardless of the current condition of the surfaces voltage of the liquid propellant in the propellant combustion chamber be injected.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichen teiles von Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by the features of the indicator Part of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses erfinderischen Lösungsprinzips sind durch die Unteransprüche 2 bis 7 geschaffen.Advantageous embodiments of this inventive solution principle are created by subclaims 2 to 7.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Eintrittsdüse als Misch düse für zwei Flüssigkeiten geschaffen, die entsprechend der Profil querschnitte der Düse und der Düsenanordnung auf einem Kreisring einen intensiven Kontakt der Strahlen miteinander erlaubt, dabei ein Aufplatzen der in die Brennkammer eingespritzten Strahlen und eine eventuelle notwendige oder gewünschte Rezirkulation gewähr leistet. With the solution according to the invention, an inlet nozzle is used as a mixer Nozzle created for two liquids according to the profile cross sections of the nozzle and the nozzle arrangement on a circular ring allows an intensive contact of the rays with each other bursting of the jets injected into the combustion chamber and a possible necessary or desired recirculation accomplishes.

Durch die gesteuerte Wärmezufuhr durch zwischen einzelne Düsen ein gesetzte Heizspieße oder Heizrohre wird eine reproduzierbare Er wärmungszeit gewährleistet. Die gesteuerte Wärmezufuhr ist ein Er satz der Verdampfungswärme. Hier findet eine gesteuerte Initiierung durch die Zufuhr der anfangs benötigten Aktivierungsenergie statt. Der Einsatz der Heizspieße oder der Heizrohre erlaubt eine festleg bare zu verdampfende Menge von Flüssigtreibmitteln in der Treib mittelbrennkammer. Die gesteuerte Wärmezufuhr ist im Prinzip durch die Anzahl der Heizspieße oder Heizrohre und deren Abstand zuein ander beeinflußbar. Durch die zwischen die Düsen gesetzten Heiz stäbe oder Heizrohre kondensiert die Flüssigkeit und es wird dem Gemisch keinerlei Wärme entzogen, die zum Verdampfen in der Treib mittelbrennkammer wiederum benötigt wird.Due to the controlled heat supply through between individual nozzles set heating spits or heating pipes will be a reproducible He guaranteed warming time. The controlled supply of heat is a he rate of heat of vaporization. Controlled initiation takes place here by supplying the activation energy initially required. The use of the heating spits or the heating pipes allows a fix amount of liquid propellants to be evaporated in the propellant middle combustion chamber. The controlled heat supply is in principle through the number of heating spits or heating pipes and their spacing other influenceable. By the heating placed between the nozzles rods or heating pipes condense the liquid and it becomes the No heat is extracted from the mixture to evaporate in the blowing agent middle combustion chamber is needed again.

In der Zeichnung sind Beispiele der Figuren dargestellt.Examples of the figures are shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a bis 1e Profilquerschnitte der Eintrittsdüsen; Fig. 1a to 1e profile cross sections of the inlet nozzles;

Fig. 2 die auf einem Kreisring angeordneten Eintrittsdüsen; Fig. 2 is arranged on a circular ring inlet nozzles;

Fig. 3 eine Düsenplatte im Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2; Figure 3 is a nozzle plate in cross section along the line III-III in Fig. 2.

Fig. 4 eine Düsenplatte mit eingesetzten Heizstäben im Schnitt; Figure 4 shows a nozzle plate with inserted heating elements in section.

Fig. 5 die Düsenplatte mit Heizstäben in der Draufsicht nach Pfeil V in Fig. 4; Figure 5 shows the nozzle plate with heating elements in the plan view according to arrow V in Fig. 4.

Fig. 6 die Düsenplatte mit Heizrohren in der Draufsicht nach Pfeil V in Fig. 4. Fig. 6, the nozzle plate with heating pipes in the top view according to arrow V in FIG. 4.

Fig. 7 eine Düsenplatte mit eingesetztem Heizrohr im Schnitt. Fig. 7 shows a nozzle plate with an inserted heating tube in section.

Die Rohrwaffe mit einem Antrieb durch zwei Flüssigtreibstoff-Kom ponenten ist mit Eintritts- bzw. Mischdüsen ausgerüstet, durch welche die Flüssigtreibstoffe von einem Treibmitteltank in eine Treibmittel brennkammer der Rohrwaffe eingespritzt werden. Um ein Aufreißen der zwei Flüssigkeiten und ein gutes Durchmischen zu erreichen, sind die Profilquerschnitte der Eintrittsdüsen wahlweise unterschied lich gestaltet.The barrel weapon with a drive through two liquid fuels component is equipped with inlet or mixing nozzles through which the liquid fuels from a propellant tank to a propellant firing chamber of the barrel weapon. To tear it open of the two liquids and to get a good mixing, the profile cross sections of the inlet nozzles are optionally different designed.

Nach Fig. 1A ist der Profilquerschnitt der Eintrittsdüse 1a kreis förmig gebildet.According to Fig. 1A of the profile cross-section of the inlet nozzle 1 is formed like a circular.

Die Fig. 1B zeigt einen quadratischen Profilquerschnitt der Eintritts düse 1b, während Fig. 1C einen rechteckigen Profilquerschnitt der Eintrittsdüse 1c darstellt. Fig. 1B shows a square profile cross section of the inlet nozzle 1 b, while Fig. 1C shows a rectangular profile cross section of the inlet nozzle 1 c.

Nach Fig. 1D ist der Profilquerschnitt der Eintrittsdüse 1d kreis förmig gestaltet und zeigt gleichmäßig verteilt drei halbkreisförmige Ausbuchtungen auf der Umfangslinie.According to Fig. 1D, the profile cross section of the inlet nozzle 1 d is circular and evenly distributed shows three semicircular bulges on the circumferential line.

In Fig. 1E ist die Eintrittsdüse 1e als Kreissegment ausgeführt.In Fig. 1E, the inlet nozzle 1 e is designed as a segment of a circle.

Zu dieser Geometrie der Eintrittsdüsen erfolgt zur Erzielung der geforderten Zerstäubung durch Mischen, um so eine reproduzierbare Gasform der eingespritzten Flüssigkeiten zu erzielen, eine besondere Anordnung der Eintrittsdüsen 1a bis 1e auf einem Kreisring., A particular arrangement of the inlet nozzle 1 is carried out to this geometry of the inlet nozzles to achieve the required atomization by mixing, so as to achieve a reproducible shape of the gas injected liquids a to 1 e on a circular ring.

Entsprechend der Fig. 2 und 3 sind die Eintrittsdüsen dabei in einem gleichmäßigen Abstand zueinander auf dem Kreisring angeordnet, wobei ferner die jeweils zwei benachbarten Eintrittsdüsen 1a und 1b von unterschiedlichem Profilquerschnitt sind. Dies bedeutet, daß durch die Eintrittsdüse 1a die eine Komponente der Flüssigtreib mittel, bspw. der Brennstoff, und durch die andere Eintrittsdüse 1b die andere Komponente der flüssigen Treibmittel, bspw. der Oxidator, in die Treibmittelbrennkammer eingespritzt werden.According to FIGS. 2 and 3, the inlet nozzles are arranged at a uniform distance from one another on the circular ring, the two adjacent inlet nozzles 1 a and 1 b also having different profile cross sections. This means that through the inlet nozzle 1 a the one component of the liquid propellant, for example the fuel, and through the other inlet nozzle 1 b the other component of the liquid propellant, for example the oxidizer, are injected into the propellant combustion chamber.

Fig. 3 zeigt hier eine Düsenplatte 2 von bestimmter Dicke, in welche die Düsen 1b und 1a eingebracht sind. Durch die vorgenommene Anord nung der Eintrittsdüsen auf einem Kreisring 3 erfolgt ein intensiver Kontakt der Strahlen der zwei miteinander in der Treibmittelbrenn kammer zu vermischenden flüssigen Treibstoffe. Fig. 3 shows here a nozzle plate 2 of a certain thickness, in which the nozzles 1 b and 1 a are introduced. The arrangement of the inlet nozzles on an annulus 3 results in intensive contact of the jets of the two liquid fuels to be mixed with one another in the propellant combustion chamber.

Es wird ferner ein Aufplatzen der Stahlen bewirkt und eine Rezirku lation eingeleitet. Die Wirksamkeit der Eintrittsdüsen 1a bis 1e ist natürlich durch die Querschnittsgröße und den jeweiligen Abstand der Düsen voneinander zu beeinflussen. Ferner spielt dabei eine Rolle der Durchmesser des Kreisringes 3, auf dem die Einspritzdüsen 1a bis 1e angeordnet sind. Schließlich findet noch eine Beeinflussung durch den Druckunterschied zwischen dem Boden 4 der Düsenplatte 2 und der Austrittsseite 5 statt.A bursting of the steels is also brought about and a recirculation is initiated. The effectiveness of the inlet nozzles 1 a to 1 e is of course to be influenced by the cross-sectional size and the respective distance between the nozzles. The diameter of the circular ring 3 on which the injection nozzles 1 a to 1 e are arranged also plays a role. Finally, there is also an influence by the pressure difference between the bottom 4 of the nozzle plate 2 and the outlet side 5 .

Um eine gesteuerte Wärmezufuhr zu erreichen, sind nach den Fig. 4 und 5 zwischen die Einspritzdüsen 1a bis 1e sogenannte Heizspieße oder Heizstäbe 6 eingesetzt. Diese Heizstäbe 6 stehen auf der Düsen oberseite 5 mit einer vorbestimmten Länge 7 vor.In order to achieve a controlled supply of heat, so-called heating spits or heating rods 6 are inserted between the injection nozzles 1 a to 1 e according to FIGS . 4 and 5. These heating rods 6 protrude on the nozzle top 5 with a predetermined length 7 .

Nach Fig. 5 sind jeweils zwischen zwei Eintrittsdüsen 1a die Heiz stäbe 6 eingesetzt. Es ist an dieser Stelle jedoch auch eine un regelmäßige Anordnung von Heizstäben 6 möglich.According to FIG. 5 are each between two inlet nozzles 1a, the heating rods inserted. 6 At this point, however, an un regular arrangement of heating elements 6 is also possible.

Anstelle der Heizstäbe 6 können in die Düsenplatte 2 zwischen die einzelnen Einspritzdüsen 1a auch Heizrohre 8 eingesetzt sein. An statt der vielen zwischen die Eintrittsdüsen 1 einzusetzenden Heiz rohre 8 kann auch im Zentrum der Heizplatte 2 ein einzelnes Heizrohr 9 vorgesehen sein, durch welches ein Wärmemedium, bspw. Dampf, strömt.Instead of the heating rods 6 , heating pipes 8 can also be inserted into the nozzle plate 2 between the individual injection nozzles 1 a. Instead of the many heating pipes 8 to be inserted between the inlet nozzles 1 , a single heating pipe 9 can also be provided in the center of the heating plate 2 , through which a heating medium, for example steam, flows.

Die Heizspieße 6 sind aus einem Katalysatormaterial hergestellt oder sie injizieren ein solches, um so eine Beschleunigung oder eine Vergleichmäßigung des An- und Abbrandes der Heizspieße 6 zu erzielen.The heating spits 6 are made of or inject a catalyst material so as to accelerate or even out the burning and burning of the heating spits 6 .

Claims

1. Gun with a drive by two liquid fuel components and an axially to the weapon barrel in connection to a floor space arranged propellant combustion chamber, into which an inlet nozzle connected to a propellant tank for the propellant injection opens, characterized in that the inlet nozzles ( 1 ) the same or adjacent different profile cross-section on a circular ring ( 3 ) are arranged at regular intervals, and that between two on the circular ring ( 3 ) adjacent inlet nozzles ( 1 ) heating spits or heating rods ( 6 ) are provided.

2. Gun according to claim 1, characterized in that the heating spits or heating elements ( 6 ) are burnable.

3. Gun barrel according to claim 1, characterized in that the heating spits or heating elements ( 6 ) are electrically heatable and can be regulated to predetermined temperatures.

4. Pipe weapon according to one of claims 1 or 2, characterized in that the heating spits or heating rods ( 6 ) are formed from a catalyst material.

5. Pipe weapon according to claim 1, characterized in that between two on the annulus ( 3 ) adjacent inlet nozzles ( 1 ) heating tubes ( 8 ) are provided.

6. Gun according to claim 1, characterized in that the inlet nozzles ( 1 ) are arranged concentrically around a central element in the nozzle plate ( 2 ) provided heating tube ( 9 ).

7. Pipe weapon according to one of claims 1, 5 or 6, characterized in that the heating rods, heating spits ( 6 ) or heating pipes ( 8 , 9 ) protrude from the inlet nozzle ( 1 ) into the propellant combustion chamber with a predetermined length.