DE3716078A1 - Lauf zur beschleunigung von geschossen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lauf, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

Derartige Läufe sind beispielsweise aus der DE-PS 10 56 968 bekannt. Als Vorrichtung, mit der ein Absinken des Gasdruckes im Laufe verzögert wird, werden über die Länge des Laufes verteilt angeordnete Treibsätze verwen­ det. Diese Treibsätze werden mit Hilfe mechanischer Zünd­ vorrichtungen gezündet, die durch ein von dem im Lauf vorwärtsgetriebenen Geschoß ausgelöst werden.

Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung vor allem, daß bei jedem Schußwechsel die Vorrichtungen mit neuen Treibsätzen versehen werden müssen, was relativ lange Ladezeiten bedeutet. Zwar wird in der oben erwähnten Patentschrift auch vorgeschlagen, flüssige Treibmittel zu verwenden, was die Ladezeit verringern kann, doch sind hierzu relativ aufwendige Treibladungskammern er­ forderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Läufe der eingangs erwähnten Art so weiterzuentwickeln, daß das Absinken des Gasdruckes im Lauf auf einfache Art verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Im wesentlichen liegt der Erfindung also der Gedanke zu­ grunde, eine Kompensation des Druckabbaues im Lauf nicht durch die Erzeugung neuer Treibladungsgase sondern durch die elektrische Aufheizung der vorhandenen Treibladungs­ gase zu erreichen. Dabei wird gerade so viel elektrische Energie zugeführt, daß die von den Treibladungsgasen an das Geschoß abgegebene Energie kompensiert wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten erfindungsge­ mäßen Lauf mit vier Elektrodenpaaren;

Fig. 2 die Druckverteilung im Inneren des Laufes bei der Beschleunigung von Geschossen aufgrund der Zündung herkömmlicher Treibladungsgase und die entsprechende Druckverteilung bei zusätzlicher elektrischer Aufheizung der Treibladungsgase;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit koaxialen Elektrodenpaaren; und

Fig. 4 die Druckverteilung im Inneren des Laufes des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Lauf, bei dem es sich beispiels­ weise um ein Geschützrohr handelt und mit 2 ein Verschluß bezeichnet, der die Patronenkammer 3 des Geschützrohres verschließt. In der mit 4 gekennzeichneten Rohrwand befinden sich vier isoliert angeordnete Elektrodenpaare. Diese Elektrodenpaare sind mit den Bezugsziffern 5 a, 5 b; 6 a, 6 b; 7 a, 7 b und 8 a, 8 b und die entsprechenden Iso­ lierungen mit 9 a, 9 b bis 12 a, 12 b versehen.

Die Elektroden 5 a bis 8 b sind über elektrische Verbin­ dungsleitungen 13 bis 17 mit einer Energiequelle 18 ver­ bunden, die ebenfalls eine Schaltvorrichtung enthalten kann.

In dem Geschützrohr 1 befindet sich ein Geschoß 19 sowie eine Patronenhülse 20, die die Treibladung zur Beschleunigung des Geschosses vor der Zündung enthielt.

Im folgenden soll näher auf die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit Hilfe von Fig. 2 eingegangen werden:

Nach Zündung der in der Patronenhülse 20 befindlichen Treibladung wird das Geschoß 19 durch die Treibladungs­ gase in Richtung der Mündung des Geschützrohres ge­ drückt. Würde an den Elektroden 5 a bis 8 b keine Spannung liegen, so ergäbe sich der in Fig. 2 mit 21 bezeichnete typische Druckverlauf. Dabei ist in Fig. 2 auf der hori­ zontalen Achse der Geschoßweg und auf der vertikalen Achse der Druck aufgetragen.

Erfindungsgemäß erfolgt nun mit Hilfe der Elektroden 5 a bis 8 b ein Aufheizen der Treibladungsgase, und zwar immer dann, wenn der heckseitige Teil des Geschosses 19 ein Elektroden­ paar passiert hat. Sobald also das Geschoßheck das erste Elektrodenpaar 8 a, 8 b passiert hat (in Fig. 1 dargestellte Stellung des Geschosses) zündet zwischen den Elektroden ein Lichtbogen 23. Durch den Lichtbogen wird das sich bei der Expansion abkühlende Gas wieder aufgeheizt, so daß der Druck erneut auf den Maximaldruck ansteigt. Das gleiche wiederholt sich nach Passieren der weiteren Elektrodenpaare 7 a, 7 b, 6 a, 6 b und 5 a, 5 b. Der Ort des ersten Elektrodenpaares 8 a, 8 b wird vorteilhafterweise so gewählt, daß das Aufheizen durch den Lichtbogen gerade dann beginnt, wenn der Abbrand der Treibladung beendet ist.

In Fig. 2 zeigt die Kurve 22 den Druckverlauf nach dem das Geschoß 19 das Rohr 1 durchlaufen hat. Der maximale Druck p _max der Treibladungsgase bleibt in einem sehr großen Bereich entlang des Geschoßweges im Lauf konstant. Durch einen derartigen Druckverlauf erhält man eine wesentlich höhere Mündungsenergie des Geschosses, da letztere proportional dem Integral ∫ pdx, also der Fläche zwischen der Gasdruckkurve und der x-Achse bis zur Mündung ist.

Die Zündung des Lichtbogens zwischen den Elektroden erfolgt entweder spontan infolge der elektrischen Leit­ fähigkeit der Pulvergase oder mit Hilfe einer in der Energiequelle 18 integrierten Schaltvorrichtung. Dabei kann - ähnlich wie in der eingangs erwähnten DE-PS 10 56 968 - die Auslösung der Schalter mittels mechanischer, im Rohr angeordneter Sonden (nicht dargestellt) erfolgen.

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 wiedergegeben. Dabei sind alle stromführen­ den Teile des Laufes koaxial aufgebaut, um elektromagne­ tische Streufelder zu minimieren. Dementsprechend sind in dieser bevorzugten Ausführungsweise alle Elektroden als Ringelektroden ausgebildet.

Die Figur zeigt einen Lauf 100 mit zwei Elektrodenpaaren, die von den metallischen Elektroden 102 und 103 bzw. 103 und 104 gebildet werden. Die Elektroden bestehen ganz oder mindestens an ihrer Innenfläche aus lichtbogenfestem Material, z. B. aus einer Kupfer-Wolfram-Legierung, haben eine Breite von etwa einem Kaliber und besitzen einen gegenseitigen Abstand von ca. fünf Kalibern. Die Strom­ versorgung der Elektroden 102 und 103 erfolgt über die rohrförmigen Zuführungen 105 und 106, die der Elektrode 104 über den Lauf 100, sofern dieser - wie bisher bei Kanonen üblich - aus Stahl besteht. Besteht der Lauf 100 aus elektrisch nicht leitendem Material, so ist auch für die Elektrode 104 eine gesonderte Stromzuführung analog der Zuführung 106 vorzunehmen. Die Zuführung 105 besteht vorzugsweise aus Stahl. Die Zuführung 106 und die ggf. erforderliche Zuführung für die Elektrode 104 bestehen aus Kupfer. Die Zuführungen und der Lauf 100 sind gegeneinander durch die rohrförmigen Einsätze 107 und 108 aus faserver­ stärktem Kunststoff elektrisch isoliert. In Fig. 3 nicht eingezeichnete Dichtungen aus Silikonkautschuk zwischen Lauf, Elektroden und Isolierstoffeinsätzen sorgen dafür, daß alle radialen Spalten der Anordnung sowohl hochspan­ nungs- als auch gasdruckmäßig abgedichtet sind.

Die rückwärtige Abdichtung des Ladungsraumes 109 erfolgt in konventioneller Weise durch den Verschluß 110.

Ebenso erfolgt die Abdichtung zur Mündung hin auf kon­ ventionelle Weise durch das Geschoß 111 mit Hilfe einer als Dichtlippe oder Führungsband ausgeführten Dichtung 112.

Die zur Geschoßbeschleunigung benötigte Energie wird einerseits durch die in den Ladungsraum 109 konven­ tionell eingebrachte Treibladung in Form von chemisch gespeicherter Energie und andererseits durch die durch ausgeprägtes kapazitives Verhalten charakterisierte Gleichspannungsquelle 113 in Form von elektrisch ge­ speicherter Energie bereitgestellt.

Für die Treibladung sind alle für Rohrwaffen brauchbaren festen und flüssigen Treibstoffe geeignet. Das gleiche gilt für die Zuführung und die Anzündung der Treibladung bzw. des Treibstoffes.

Als Gleichstromquelle 113 sind vor allem Kondensatoren geeignet, die jeweils aufgeladen werden.

Die Funktionsweise der chemisch-elektrischen Kanone ist wie folgt:

Geschoß 111 und Treibladung werden wie bei Kanonen mit festem oder flüssigem Treibstoff zugeführt. Nach Schlie­ ßen des Verschlusses 110 erfolgt die Anzündung und der Abbrand der Treibladung in bekannter Weise. Der entste­ hende Gasdruck (vgl. Fig. 4) setzt das Geschoß in Bewe­ gung. Nachdem der gesamte Treibstoff verbrannt ist, befindet sich das Geschoß in der durch 111 gekenn­ zeichneten Position. Hier löst das Geschoß 111 in einem Sensor ein Signal aus, das über einen Aktuator 115, z. B. einem Verstärker mit Relais, den Schalter 116 schließt. In Fig. 3 ist nur die Bohrung 114 eingezeichnet, in die der Sensor ein­ gesetzt wird. Der Sensor kann auf einen mechanischen Impuls, wie z. B. in der DE-PS 10 56 968 beschrieben, oder auf einen elektrischen oder optischen Impuls reagieren und den Aktuator 115 triggern.

Nach Schließen des Schalters 116 liegt die Spannung U der Gleichstromquelle 113 an den Elektroden 102 und 103 an. Die Spannung U ist so bemessen, daß zwischen den Elektroden 102 und 103 ein Lichtbogen zündet. Die Höhe der Spannung U hängt im wesentlichen vom Elektrodenab­ stand und damit vom Kaliber der Kanone ab und liegt im Bereich zwischen 10 und 50 kV. Die in den elektrischen Kreis geschaltete Spule 117 dämpft einerseits den Anstieg und stabilisiert andererseits das Fließen des Stromes im Lichtbogen. Der Lichtbogen heizt das sich expandierende und dabei abkühlende Gas wieder auf, so daß sich am Ge­ schoßboden erneut der maximale Gasdruck p _max einstellt.

Sobald das Geschoß die mit 111′′ gekennzeichnete Lage erreicht hat, gibt der Dichtungsring 112 des Geschosses die Elektrode 104 frei, so daß jetzt auch ein Lichtbogen zwischen den Elektroden 103 und 104 spontan zünden kann. Dadurch wird das Gas erneut aufgeheizt und der Druck am Geschoßboden steigt auf den Maximaldruck p _max an.

Der parallel zur Gleichstromquelle angeordnete Kurz­ schlußschalter 118 dient lediglich zum Schutz der Gleich­ stromquelle 113 gegen ein Zurückfließen elektrischer Energie und kann bei optimaler Anpassung der Energiever­ sorgung an den Energiebedarf der Kanone entfallen.

Claims (3)

1. Lauf (1, 100), in dem ein Geschoß (19, 111) zunächst mittels einer Treibladung beschleunigt wird, mit meh­ reren, über die Länge des Laufes (1, 100) verteilt angeordneten, ein Absinken des maximalen Gasdruckes im Lauf verzögernden Vorrichtungen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei den das Ab­ sinken des Gasdruckes verzögernden Vorrichtungen um Elektrodenpaare (5 a, 5 b bis 8 a, 8 b; 102, 103; 103,104) handelt, die entweder direkt oder über eine Schalt­ vorrichtung mit einer elektrischen Energiequelle (18, 113) verbunden sind, wobei die Spannung der Energie­ quelle (18, 113) so gewählt ist, daß es jeweils zur Ausbildung eines Lichtbogens und damit zur Aufheizung des Gases im Lauf (1, 100) kommt, wenn der heckseitige Teil des Geschosses (19, 111) die jeweiligen Elektroden (5 a, 5 b bis 8 a, 8 b; 103, 104) passiert.

2. Lauf nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ort (X 1) des ersten Elek­ trodenpaares (8 a, 8 b; 102, 103) so gewählt ist, daß das Aufheizen durch den Lichtbogen (23) gerade dann beginnt, wenn der Abbrand der Treibladung beendet ist.

3. Lauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Elektrodenpaare (102, 103; 103, 104) koaxial hintereinander an der Innenwand des Laufes (100) angeordnet sind.