DE3720296C1

DE3720296C1 - Liq. propellant weapon system - has piston with central recess accommodating cylindrical insert with valve

Info

Publication number: DE3720296C1
Application number: DE19873720296
Authority: DE
Inventors: Richard Koine
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1990-06-13
Anticipated expiration: 2007-06-20

Abstract

the differential piston comprises a cylinder space coaxial to the barrel axis plus a firing piston by converting igniter-charge initiated liq. propellants. A central, cylindrical recess in the piston (26) facing the barrel (16) should house a cylindrical insert (30) plus a valve (32) and fitted igniter such that the valve shaft (62) acts a percussion pin. the differential (10) piston (26) divides the cylinder space (24) into a combustion space ahead of the piston and propellant metering space behind it and the piston has several concentric axi-parallel holes (42) plus a reduced and bored (46) rod part (44). The insert (30) joined to the piston (26) also has a centre bore and a number of concentric axi-parallel transfer holes (50) such that these holes (50), those (42) in the piston and the axial rod bore (46) can be linked hydraulically via an intermediate chamber (56) formed in the piston (26). USE/ADVANTAGE - Seapons with liq. propellants. Simple low-cost design eases mfr. and maintenance. Propellant feed is integrated in the housing and reduces sealing faces and line provision.

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialkolben- Vorrichtung für eine Rohrwaffe für Flüssigtreib mittel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a differential piston Device for a barrel weapon for liquid propulsion medium according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Differentialkolben-Vorrichtung dient dem Zuführen eines monergolen Flüssigtreibmittels oder bei Mehrfach-Anordnung dem komponentenweisen Zuführen eines diergolen Treibmittels in einen Verbrennungsraum einer Rohrwaffe während des Schusses. Bei diesem mit "Regenerativ-Verfahren" bezeichneten Vorgang wird in Abhängigkeit vom Druck der durch Umsetzung des Treibmittels im Verbrennungs raum entstandenen Treibladungsgase ein aus einer Dosierkammer strömender Volumenstrom des zugeführten Flüssigtreibmittels gesteuert.Such a differential piston device is used the supply of a monergolic liquid blowing agent or in the case of multiple arrangement, component by component Feed a diergolen blowing agent into one Combustion chamber of a barrel weapon during the Shot. In this with "regenerative process" designated process will depend on the pressure by converting the propellant into the combustion propellant gases from a room Dosing chamber flowing volume flow of the supplied Controlled liquid propellant.

Eine solche Differentialkolben-Vorrichtung ist bei spielsweise aus der US-PS 45 86 422 bekannt.Such a differential piston device is at known for example from US-PS 45 86 422.

Nachteilig bei dieser Differentialkolben-Vorrichtung ist die komplexe Konstruktion, welche fertigungstech nisch sehr aufwendig, also einerseits kostenintensiv und andererseits wartungsunfreundlich, ist und welche keine befriedigend hohe Kadenz erlaubt. Eine derartige Vorrichtung, die aus einem kleinen Ringkolben, welcher in einen großen Kolben eintaucht, besteht, wobei der große Kolben mittig auf einem bolzenartigen gehäuse festen Teil geführt wird, erfordert die dynamische Abdichtung von sechs zylindrischen Grenzflächen gegen Gas- bzw. Flüssigkeitsdruck. Eine solche Ausführung ist bei den in der Praxis herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen in einem Waffengehäuse prak tisch nur sehr schwer zu verwirklichen.A disadvantage of this differential piston device is the complex construction, which manufacturing tech niche very complex, so on the one hand cost-intensive and on the other hand is maintenance-unfriendly, and which no satisfactory high cadence allowed. Such one Device consisting of a small annular piston, which immersed in a large flask, where the large piston in the middle of a bolt-like housing fixed part, requires dynamic Sealing six cylindrical interfaces against Gas or liquid pressure. Such an execution is with the pressure and Temperature conditions in a gun case prak very difficult to implement.

Bei dieser Verrichtung wird die Dosierkammer für das Flüssigtreibmittel durch einen Ringspalt zwischen beiden Kolben gebildet, welche nach innen durch eine zylindrische Mantelfläche des bolzenartigen Teiles begrenzt werden, auf welcher der äußere Kolben geführt wird. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß nach erfolgter Schußabgabe die Dosierkammer nicht sofort wieder gefüllt werden kann. Vor dem erneuten Befüllen der Dosierkammer ist es notwendig, innerhalb hydraulischer Mittel einen solchen Arbeitsdruck ein zustellen, daß der große Kolben mit dem kleinen Kolben zusammen nach vorn bewegt wird, bis der innere kleine Kolben seinen Dichtsitz auf dem bolzenartigen Teil erreicht hat. Erst nach Entlastung der Hydraulikmittel ist es möglich, den Dosierraum zu befüllen. Diese zu sätzlichen Funktionsschritte führen zu einer deutlich geringen Kadenz.During this operation, the dosing chamber for the Liquid propellant through an annular gap between two pistons, which are formed by a cylindrical outer surface of the bolt-like part be limited on which the outer piston is guided becomes. A disadvantage of this construction is that after the shot has been fired, the dosing chamber is not can be refilled immediately. Before the renewed It is necessary to fill the dosing chamber inside hydraulic means such a working pressure deliver the big piston with the small piston is moved forward together until the inner little one Piston its sealing seat on the bolt-like part has reached. Only after the hydraulic fluid has been relieved it is possible to fill the dosing room. This too additional functional steps lead to a clear low cadence.

Weiterhin nachteilig an der in der US-PS 45 86 422 beschriebenen Vorrichtung ist die Anordnung von fünf Hydraulikleitungen am rückwärtigen Ende des großen Kolbens. Da dieser große Kolben während jedes Schuß vorganges jeweils einen Vorwärts- und einen Rückwärts hub ausführt, müssen Verbindungsleitungen zwischen dem Ende des Kolbens und weiteren hydraulischen Aggre gaten flexibel ausgelegt sein. Dies ist insbesondere bei Rohrwaffen kleineren Kalibers unter Berücksichtigung der dort geforderten hohen Kadenz nur mit sehr großem technischen Aufwand realisierbar. A further disadvantage of that in US Pat. No. 4,586,422 described device is the arrangement of five Hydraulic lines at the rear end of the big one Piston. Because this big butt during every shot one forward and one reverse hub executes, connecting lines between the end of the piston and other hydraulic units gaten be flexible. This is particularly so taking smaller caliber guns into account the high cadence required there only with very large technical effort feasible.

Darüber hinaus kann eine solche Konatruktion für Trommel waffen nicht verwendet werden.In addition, such a construction for drum weapons are not used.

Nachteilig bei dieser Differentialkolben-Vorrichtung ist außerdem die extern seitlich vom Zylinderraum angeordnete Anzündladung. Eine Schußabgabe erfordert neben dem Ein bringen des Flüssigtreibmittels in die Dosierkammer das Ansetzen des Projektils und das Laden der Anzündladung. Insbesondere der letzte Schritt verringert die erzielbare Kadenz zusätzlich.A disadvantage of this differential piston device also the one located externally to the side of the cylinder chamber Ignition charge. A shot is required in addition to the one bring the liquid propellant into the dosing chamber Attaching the projectile and loading the primer charge. The last step in particular reduces the achievable Cadence in addition.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Differen tialkolben-Vorrichtung für Rohrwaffen, beispielsweise auch für Trommelwaffen, für monergole Flüssigtreibmittel zu schaffen, welche sich durch einfachen und damit kostengünstigen und wartungsfreundlichen Aufbau aus wenigen Teilen auszeichnet und mit welcher insbesondere bei kleinkalibrigen Rohrwaffen eine hohe Kadenz erzielbar ist.The invention has for its object a difference tial piston device for barrel weapons, for example also for drum weapons, for monergolic liquid propellants to create which is simple and therefore inexpensive and maintenance-friendly construction few parts and with which in particular A high cadence can be achieved with small-caliber barrel weapons is.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.This task is solved by the characteristic note male of claim 1. Advantageous embodiments of the Invention emerge from the subclaims.

Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Differen tialkolben-Vorrichtung besteht in ihrem nur wenige Teile umfaßende Aufbau. Diese wenigen Teile lassen sich ver glichen mit anderen bekannten ähnlichen Vorrichtungen kostengünstig herstellen; und die erfindungsgemäße Diffe rentialkolben-Vorrichtung ist, bedingt durch die wenigen Teile, einfach zu warten. Der weitere Vorteil eines Auf baues aus wenigen Teilen besteht darin, daß sich nur wenige Dichtflächen zwischen den bewegten Teilen der Differentialkolben-Vorrichtung und dem Waffengehäuse oder anderen waffengehäusefesten Teilen ergeben. Das Hydrau liksystem dieser Differentialkolben-Vorrichtung ist wirksam und einfach aufgebaut, indem auch die Zuführvorrichtung für das Flüssigtreibmittel gehäusefest integriert ist, so daß den bewegten Teilen der Differentialkolben-Vorrichtung und dem Waffengehäuse oder anderen waffengehäusefe sten Teilen ergeben. Das Hydrauliksystem dieser Dif ferentialkolben-Vorrichtung ist wirksam und einfach aufgebaut, indem auch die Zuführvorrichtung für das Flüssigtreibmittel gehäusefest integriert ist, so daß vorteilhafterweise keine flexiblen Zuleitungen zu be wegten Teilen der Differentialkolben-Vorrichtung not wendig sind. Ein weiterer Vorteil ist in der erfindungs gemäßen Kombination von Differentialkolben-Vorrichtung mit einer Anzündvorrichtung zu sehen, welche das Zün den einer Anzündladung im Boden des zu verschießenden Geschosses ermöglicht.The particular advantage of a difference according to the invention tial piston device consists of only a few parts comprehensive construction. These few parts can be ver compared with other known similar devices manufacture inexpensively; and the diffe according to the invention rentialkolben device is due to the few Parts, easy to maintain. The further advantage of an up Building from a few parts is that only few sealing surfaces between the moving parts of the Differential piston device and the weapon housing or other parts fixed to the weapon case. The hydrau liksystem this differential piston device is effective and simply constructed by the feed device for the liquid propellant is integrated in the housing so that the moving parts of the differential piston device and the weapon case or other weapon case most parts. The hydraulic system of this dif ferential piston device is effective and simple built by also the feeder for the Liquid propellant is integrated in the housing so that advantageously no flexible leads to be moved parts of the differential piston device not are agile. Another advantage is in the fiction according combination of differential piston device with an igniter to see the ignition that of an ignition charge in the bottom of the to be fired Projectile allows.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein zusätzlicher Ringkolben hinter dem Differentialkolben verwendet, welcher als Stell glied zum Einstellen des Dossierraum-Volumens verwen det wird. Durch eine derartige Variation des Dossier raum-Volumens wird das Volumen des während des regenera tiven Einspritzvorganges in den Verbrennungsraum über strömender Treibladungsmittel veränderbar und kann un terschiedlichen Bedingungen der inneren Ballistik beim Verschießen verschiedener Geschoßarten angepaßt werden.In a particularly advantageous embodiment the invention is an additional ring piston behind the differential piston used as a Stell use the link to set the dossier volume det. Through such a variation of the dossier room volume becomes the volume of the during the regenera tive injection process in the combustion chamber flowing propellant changeable and can un different conditions of the internal ballistics at the Shooting different types of projectiles can be adjusted.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden zwei Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dargestellt und näher be schrieben.Two drawings are based on the drawing tion examples of the invention shown and be closer wrote.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer er findungsgemäßen Differentialkolben-Vor richtung zu Beginn des Schußzyklus; Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive differential piston device at the beginning of the firing cycle;

Fig. 2 die Differentialkolben-Vorrichtung nach Fig. 1 kurz vor Zündung der Anzündladung; FIG. 2 shows the differential piston device according to FIG. 1 shortly before the ignition charge is ignited;

Fig. 3 die Differentialkolben-Vorrichtung nach Fig. 1 oder 2 während der Beschleuni gungsphase des Geschosses; Fig. 3 shows the differential piston device of Figure 1 or 2 during the acceleration phase of the projectile.

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Differentialkolben- Vorrichtung kurz vor Zünden der Anzünd ladung. Fig. 4 shows a second embodiment of a differential piston device according to the invention just before ignition of the ignition charge.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Differentialkolben-Vorrichtung 10 in einem Waffenge häuse 12 einer Rohrwaffe zum Verschießen eines Geschosses 14 aus einem Waffenrohr 16 durch Umsetzung von einem monergolen Flüssigtreibmittel 20, welches durch eine im Boden des Geschoses 14 befindliche Anzündladung 18 initiiert wird. Die Differentialkolben-Vorrichtung 10 ist zu einer Seelenachse 22 des Waffenrohres 16 koaxial angeordnet und besteht aus einem Kolben 26, aus einer Ventilvorrichtung 32 sowie aus einer mit der Ventilvorrichtung 32 verbundenen Anzündvorrichtung 34. Der in einem vom Waffengehäuse 12 gebildeten Zylinderraum 24 axial beweglich geführte Kolben 26 weist in seiner dem Waffenrohr 16 zugewandten vorderen Stirnseite 54 eine zentrische und zylinderförmige Ausneh mung 28 mit einem Innengewinde auf. In diese zentrische Ausnehmung 28 des Kolbens 26 ist ein mit einem entsprechen den Außengewinde 52 versehener Einsatz so eingeschraubt, daß eine vordere, dem Geschoß 14 zugewandte Stirnseite des Einsatzes 30 mit der vorderen Stirnseite 54 des Kolbens 26 bündig abschließt. Im Innern des Kolbens 26 liegt der Einsatz 30 an einer ringförmigen Querschnitts verengung 55 des Kolbens 26 an, so daß der Einsatz 30 nicht die volle Tiefe der Ausnehmung 28 im Kolben 26 erfüllt. Zwischen einer inneren rückwärtigen Stirn wand 40 der zentralen Ausnehmung 28 im Kolben 26 und dem Einsatz 30 wird eine Zwischenkammer gebildet, in welcher die Ventilvorrichtung 32 wirksam ist. Figs. 1 to 3 show a first embodiment of a differential piston device 10 in a Waff narrow housing 12 of a tube weapon for firing a projectile 14 from a barrel 16 by reacting a monergolen liquid propellant 20, which through a located in the bottom of Geschoses 14 ignition charge 18 is initiated. The differential piston device 10 is arranged coaxially with a core axis 22 of the weapon barrel 16 and consists of a piston 26 , a valve device 32 and an ignition device 34 connected to the valve device 32 . The piston 26 , which is axially movably guided in a cylinder chamber 24 formed by the weapon housing 12 , has a central and cylindrical recess 28 with an internal thread in its front end face 54 facing the weapon barrel 16 . In this central recess 28 of the piston 26 , an insert provided with a corresponding external thread 52 is screwed in such a way that a front end of the insert 30 facing the projectile 14 is flush with the front end side 54 of the piston 26 . Inside the piston 26 , the insert 30 rests against an annular cross-sectional constriction 55 of the piston 26 , so that the insert 30 does not meet the full depth of the recess 28 in the piston 26 . Between an inner rear end wall 40 of the central recess 28 in the piston 26 and the insert 30 , an intermediate chamber is formed, in which the valve device 32 is effective.

Die rückwärtige Stirnwand 40 des Kolbens 26 enthält meh rere konzentrisch angeordnete achsparallele Einström bohrungen 42 und ist mit einer Kolbenstange 44 verbunden, welche eine axial gebohrte Öffnung 46 aufweist.The rear end wall 40 of the piston 26 contains a plurality of concentrically arranged axially parallel inflow bores 42 and is connected to a piston rod 44 which has an axially drilled opening 46 .

Der Einsatz 30, welcher mit dem Kolben 26 verschraubt ist, besitzt eine Zentralbohrung 48 und mehrere konzentrisch dazu angeordnete achsparallele Überströmbohrungen 50. Die Ventilvorrichtung 32 besteht aus einem scheibenförmigen Ventilteller 58, auf dem ein kegeliger Führungsdorn 60 angebracht ist und aus einem zum Waffenrohr 16 weisenden Ventilschaft 62, welcher in der Zentralbohrung 48 des Einsatzes 40 längsbeweglich geführt wird. Der Durchmesser des Ventiltellers 58 ist so gewählt, daß er die Überström bohrungen 50 im Einsatz 30 verschließen kann, die Ein strömbohrungen 42 im Kolben 26 aber nicht.The insert 30 , which is screwed to the piston 26 , has a central bore 48 and a plurality of axially parallel overflow bores 50 arranged concentrically thereto. The valve device 32 consists of a disk-shaped valve plate 58 , on which a tapered guide pin 60 is attached, and a valve stem 62 which points towards the weapon barrel 16 and which is guided in the central bore 48 of the insert 40 so as to be longitudinally movable. The diameter of the valve plate 58 is selected so that it can close the overflow bores 50 in the insert 30 , but the flow bores 42 in the piston 26 are not.

Die mit dem Kolben 26 verbundene Kolbenstange 44 wird in einem rückwärtigen Bereich 64 des Waffengehäuses 12 in einer ersten Bohrung 66 längsverschieblich geführt und erstreckt sich weiter in einen Hohlzylinder 70, welcher in einer zweiten Bohrung 68 im rückwärtigen Bereich 64 des Waffengehäuses 12 angebracht ist. Dieser Hohlzylin der 70 ist einseitig ver schlossen und dient als Vorratsraum 72 für das monergole Flüssigtreibmittel 20 vor Beginn des Schußzyklus. Im Hohlzylinder 70 wird die Kolbenstange 44 von einer Schraubenfeder 74 umschlossen, welche sich einerseits am Waffengehäuse 12 abstützt, andererseits gegen eine mit der Kolbenstange 44 verbundene zentrisch offene Kappe 46 wirkt, so daß die Differentialkolben-Vorrichtung 10 durch die Federkraft der Schraubenfeder 74 vorgespannt wird.The piston rod 44 connected to the piston 26 is guided in a rearward region 64 of the weapon housing 12 so as to be longitudinally displaceable in a first bore 66 and extends further into a hollow cylinder 70 which is mounted in a second bore 68 in the rear region 64 of the weapon housing 12 . This Hohlzylin the 70 is closed on one side ver and serves as a storage space 72 for the monergic liquid propellant 20 before the start of the firing cycle. In the hollow cylinder 70 , the piston rod 44 is enclosed by a coil spring 74 , which is supported on the one hand on the weapon housing 12 and on the other hand acts against a centrally open cap 46 connected to the piston rod 44 , so that the differential piston device 10 is biased by the spring force of the coil spring 74 .

Der vom Hohlzylinder 70 im rückwärtigen Bereich 64 des Waffengehäuses 12 gebildete Vorratsraum 72 hat mit ei ner nicht näher beschriebenen Zuführvorrichtung 78 für Flüssigtreibmittel 20 eine gemeinsame Zuführöffnung 80, durch die das Flüssigtreibmittel aus nicht näher be schriebenen Tankanlagen über Fördermittel in den Vor ratsraum 72 eingebracht werden kann.Of the hollow cylinder 70 in the rear region 64 of the weapon housing 12 storage chamber 72 formed has with egg ner not described feeding apparatus 78 for liquid propellant 20 a common supply port 80 through which the liquid propellant are introduced from unspecified be written tanks via conveying means in the pre rats space 72 can.

Während der Beschleunigungsphase des Geschosses 14 unter teilt der Kolben 26 den vom Waffengehäuse 12 gebildete Zylinderraum 24 in einen Dosierraum 38 hinter dem Kolben 26 und in einen Verbrennungsraum 36 vor dem Kolben 26.During the acceleration phase of the projectile 14 , the piston 26 divides the cylinder chamber 24 formed by the weapon housing 12 into a metering chamber 38 behind the piston 26 and into a combustion chamber 36 in front of the piston 26 .

Zu Beginn eines Schußzyklus, wie in Fig. 1 dargestellt, befindet sich die Differentialkolben-Vorrichtung 10 in einer rohrfernen rückwärtigen Position und hat Form schluß mit einer rückwärtigen inneren Stirnfläche des Zylinderraumes 24. In dieser Position wird der Kolben 26 durch die Federkraft der Schraubenfeder 74 gehalten. Wird der Arbeitsdruck im Flüssigtreibmittel 20 in der Zuführvorrichtung 78 soweit erhöht, daß die auf dem Kol ben 26 wirkende Federkraft der Schraubenfeder 74 kompen siert wird strömt Flüssigtreibmittel 20 aus der Zuführ vorrichtung 78 durch die Zuführöffnung 80 in den Vorrats raum 72 und von dort weiter durch die axiale Öffnung 46 in der Kolbenstange 44 in die im Kolben 26 befindliche Zwischenkammer 56. Das Flüssigtreibmittel 20 wirkt auf den Ventilteller 58 der Ventilvorrichtung 32, so daß die Überströmbohrungen 50 im Einsatz 30 im Kolben 26 ver schlossen werden. Das Flüssigtreibmittel 20 durch strömt in diesem Fall die Zwischenkammer 56, wird in seiner Fließrichtung umgelenkt und durch die Einström bohrungen 42 in der rückwärtigen Stirnwand 40 des Kolbens 26 in einen Raum hinter dem Kolben 26 geleitet. Von diesem Moment an bewegt sich die Differentialkolben- Vorrichtung 10 vorwärts in Richtung auf das Waffenrohr 16. Hinter dem Kolben 26 bildet sich im Zylinderraum 24 des Waffengehäuses 12 ein Dosierraum 38 aus, der bei fortschreitender Zuführung des Flüssigtreibmittels 20 und damit verbundener fortschreitender Vorwärts bewegung der Differentialkolben-Vorrichtung 10 ge füllt wird.At the beginning of a firing cycle, as shown in FIG. 1, the differential piston device 10 is in a rearward position remote from the tube and has a form fit with a rear inner end face of the cylinder space 24 . The piston 26 is held in this position by the spring force of the coil spring 74 . If the working pressure in the liquid propellant 20 in the feed device 78 is increased so far that the spring force acting on the piston ben 26 of the coil spring 74 is compensated, liquid propellant 20 flows from the feed device 78 through the feed opening 80 into the storage space 72 and from there through the axial opening 46 in the piston rod 44 into the intermediate chamber 56 located in the piston 26 . The liquid propellant 20 acts on the valve plate 58 of the valve device 32 , so that the overflow bores 50 in the insert 30 in the piston 26 are closed ver. The liquid propellant 20 flows through the intermediate chamber 56 in this case, is deflected in its flow direction and passed through the inflow holes 42 in the rear end wall 40 of the piston 26 into a space behind the piston 26 . From this moment on, the differential piston device 10 moves forward towards the weapon barrel 16 . Behind the piston 26 forms a metering chamber 38 in the cylinder chamber 24 of the weapon housing 12, which is filled with the progressive supply of the liquid propellant 20 and associated progressive forward movement of the differential piston device 10 ge.

Kurz vor dem Ende dieses Dossiervorganges erreicht der schlagbolzenähnliche Ventilschaft 62 der Ventilvor richtung 32 die im Boden des Geschosses 14 angebrachte Anzündladung 18. Dieser Moment ist in Fig. 2 dargestellt. Da weiterhin Flüssigtreibmittel 20 in den Dosierraum 38 gepumpt wird, wird die Differentialkolben-Vorrichtung 10 und damit der Ventilschaft 62 der Ventilvorrichtung 32 weiter vorwärts bewegt, so daß der Ventilschaft 62 die Anzündladung 18 durchsticht und sie initiiert. Die Zündung der Anzündladung 18 löst zunächst einen quasi punktuellen Druckanstieg an der kleinen Querschnittsfläche des Ventilschaftes 62 aus, der zu einer relativen Rückwärtsbewegung des Ventilschaftes 62 gegenüber dem Kolben 26 führt, bis der auf dem Ventilteller 58 angebrachte Führungsdorn 60 der Ventilvorrichtung 32 in die axiale Öffnung 46 der Kolbenstange 44 vollständig eingetaucht ist. Nun verschließt der Ventilteller 58 die axiale Öffnung 46 in der Kolbenstange 44, so daß die weitere Zufuhr von Flüssigtreibmittel 20 in die Zwischenkammer 56 im Innern des Kolbens 26 unterbrochen ist.Shortly before the end of this dossing process, the firing pin-like valve stem 62 of the valve device 32 reaches the ignition charge 18 attached in the floor of the projectile 14 . This moment is shown in Fig. 2. Since liquid propellant 20 continues to be pumped into the metering chamber 38 , the differential piston device 10 and thus the valve stem 62 of the valve device 32 are moved further forward, so that the valve stem 62 pierces the ignition charge 18 and initiates it. The ignition of the ignition charge 18 initially triggers a quasi-selective pressure increase on the small cross-sectional area of the valve stem 62 , which leads to a relative backward movement of the valve stem 62 with respect to the piston 26 , until the guide pin 60 of the valve device 32 fitted on the valve plate 58 into the axial opening 46 the piston rod 44 is completely immersed. The valve disk 58 now closes the axial opening 46 in the piston rod 44 , so that the further supply of liquid propellant 20 into the intermediate chamber 56 inside the piston 26 is interrupted.

Im gleichen Moment, in dem die Ventilvorrichtung 32 ihre relative Rückwärtsbewegung beginnt, gibt der Ventilteller 58 die Überströmbohrungen 50 im Einsatz 30 im Kolben 26 frei. Aus der Zwischenkammer 56 strömt eine geringe Menge Flüssig treibmittel 20 durch die Überströmbohrungen 50 in den Raum vor der Differntialkolben-Vorrichtung 10. At the same time that the valve device 32 begins its relative backward movement, the valve plate 58 releases the overflow bores 50 in the insert 30 in the piston 26 . A small amount of liquid propellant 20 flows from the intermediate chamber 56 through the overflow bores 50 into the space in front of the differential piston device 10 .

Das übergetretene Flüssigtreibmittel 20 wird durch die bereits gezündete Anzündladung initiiert und zur Umsetzung gebracht. Der mit dieser Umsetzung verbundene starke Druckanstieg vor der Differentialkolbenvorrich tung 10 verursacht eine Rückwärtsbewegung des Diffe rentialkolbens, wobei sich vor der Differentialkolben- Vorrichtung 10 im Zylinderraum 24 ein Verbrennungs raum 36 ausbildet. In dem Augenblick, wo die Treibla dungs-Gasdruck-Kraft im Verbrennungsraum 36 die Rei bungskräfte zwischen dem Geschoß 14 und dem Waffen rohr 16 überwindet, wird das Geschoß 14 beschleunigt ausgetrieben. Dies ist in Fig. 3 dargestellt.The transferred liquid propellant 20 is initiated by the ignited charge and brought to implementation. The strong reaction associated with this increase in pressure before the Differentialkolbenvorrich tung 10 causes a rearward movement of the Diffe rentialkolbens, wherein in the cylinder space 24 a combustion chamber 36 formed in front of the device Differentialkolben- 10th At the moment when the Treibla loading gas pressure force in the combustion chamber 36, the friction forces between the projectile 14 and the weapon tube 16 overcomes the projectile 14, the accelerated expulsion. This is shown in FIG. 3.

Aufgrund der schon erläuterten unterschiedlichen Druck kräfte auf den Ventilschaft 62 bzw. auf die vordere Stirnseite der Differentialkolben-Vorrichtung 10 bleibt die axiale Öffnung 46 in der Kolbenstange 44 während der Rückwärtsbewegung der Differentialkolben-Vorrich tung 10 geschlossen. Die Rückwärtsbewegung des Kolbens 26 ruft in dem im Dosierraum 38 hinter dem Kolben 26 befindlichen Flüssigtreibmittel 20 einen Flüssigkeits druck hervor, der aufgrund der Differentialwirkung des Kolbens 26 größer ist als der Druck im Verbrennungsraum 36. Unter dem Einfluß dieses Druckgefälles strömt das im Dosierraum 38 befindliche Flüssigtreibmittel 20 durch die Einströmbohrungen 42 im Kolben 26 durch die Zwischenkammer 56 und durch die Überströmbohrungen 50 im Einsatz 30 in den Verbrennungsraum 36. Da während dieses regenerativen Einspritzvorganges einerseits die Geschwindigkeit des rücklaufenden Differentialkolbens 26 von dem im Verbrennungsraum 36 herrschenden Druck abhängt und andererseits die Geschwindigkeit der Rück wärtsbewegung des Differentialkolbens 26 den im Do sierraum 38 herrschenden Flüssigkeitsdruck bestimmt, wird in Abhängigkeit von dem zwischen Verbrennungsraum 36 und Dosierraum 38 herrschenden Druckgefälle der Vo lumenstrom des aus dem Dosierraum 38 in den Verbren nungsraum 36 eingespritzen Flüssigtreibmittels 20 ein gestellt.Due to the already explained different pressure forces on the valve stem 62 or on the front end side of the differential piston device 10 remains the axial opening 46 in the piston rod 44 during rearward movement of the differential piston Vorrich tung 10 closed. The backward movement of the piston 26 gets in the located in the dosing chamber 38 behind the piston 26 liquid propellant 20 produces a liquid pressure which is greater than 26 due to the differential action of the piston than the pressure in the combustion chamber 36th Under the influence of this pressure gradient, the liquid propellant 20 located in the metering chamber 38 flows through the inflow bores 42 in the piston 26 through the intermediate chamber 56 and through the overflow bores 50 in the insert 30 into the combustion chamber 36 . Since during this regenerative injection process, on the one hand, the speed of the returning differential piston 26 depends on the pressure prevailing in the combustion chamber 36 and, on the other hand, the speed of the backward movement of the differential piston 26 determines the liquid pressure prevailing in the sierraum 38 , depending on that between the combustion chamber 36 and the metering chamber 38 prevailing pressure drop of the volume flow of the liquid propellant 20 injected from the dosing chamber 38 into the combustion chamber 36 in the combustion chamber.

Dieser regenerative Einspritzvorgang dauert solange an bis die rückwärtige Stirnwand 40 des Kolbens 26 an der rückwärtigen Stirnfläche 86 des Zylinderraumes anliegt. Die Differentialkolben-Vorrichtung 10 ist nun bereit für den nächsten Schußzyklus.This regenerative injection process continues until the rear end wall 40 of the piston 26 bears against the rear end surface 86 of the cylinder space. The differential piston device 10 is now ready for the next firing cycle.

Für eine dynamische Abdichtung zwischen dem Kolben 26 und dem vom Waffengehäuse 12 gebildeten Zylinderraum 24 sowie für die dynamische Abdichtung zwischen der Kol benstange 44 und der ersten Bohrung 66 im rückwärtigen Bereich 64 des Waffengehäuses 12 sind nicht näher dar gestellte Labyrinthdichtungen vorgesehen.For a dynamic seal between the piston 26 and the cylinder chamber 24 formed by the weapon housing 12 as well as for the dynamic seal between the piston rod 44 and the first bore 66 in the rear region 64 of the weapon housing 12 , labyrinth seals not shown are provided.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemäßen Differentialkolben-Vorrichtung 10 darge stellt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel weist neben zusätzlich einen Ringkolben 82 auf, der längsverschieb lich auf einer Kolbenstange 44 hinter einem Kolben 26 in einem vom Waffengehäuse 12 gebildeten Zylinderraum 24 angeordnet ist. Durch Einpressen eines flüssigen Stellmittels, vorzugsweise Flüssigtreibmittel 20, durch eine in eine rückwärtige Stirnfläche 86 des Zylinder raumes 24 mündende Zuleitung 90 wird zwischen der rück wärtigen Stirnfläche 86 des Zylinderraumes 24 eine Kam mer 88 gebildet. Ein schon aus dem ersten Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Differentialkolben-Vor richtung 10 bekannter Dosierraum 38 befindet sich zwi schen einer vorderen Stirnseite des Ringkolbens 82 und der rückwärtigen Stirnwand 40 des Kolbens 26 im Zylin derraum 24.In Fig. 4 is a second embodiment of the inven tion inventive differential piston device 10 Darge provides. This second embodiment has in addition to an annular piston 82 which is longitudinally displaceably arranged on a piston rod 44 behind a piston 26 in a cylinder chamber 24 formed by the weapon housing 12 . By pressing a liquid actuating medium, preferably liquid propellant 20, by a rear in an end face 86 of the cylinder space 24 opens supply line 90 is the cylinder chamber 24 is formed between the rear end face 86 a wärtigen Kam mer 88th An already known from the first embodiment of the differential piston device 10 according to the invention dosing chamber 38 is between a front end of the annular piston 82 and the rear end wall 40 of the piston 26 in the cylinder derraum 24th

Der Einfachheit halber sind in Fig. 4 die aus der Be schreibung zum ersten Ausführungbbeispiel bekannte Zu führvorrichtung 78 und der Hohlzylinder 70 im rückwärti gen Bereich 64 des Waffengehäuses 12 (siehe Fig. 3) nicht dargestellt.For the sake of simplicity, the guide device 78 known from the description of the first embodiment example and the hollow cylinder 70 in the rearward region 64 of the weapon housing 12 (see FIG. 3) are not shown in FIG. 4.

Neben der vorteilhaften Funktionsweise des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles bietet das zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Differentialkolben-Vorrichtung 10 die Möglichkeit, das Volumen des Dosierraumes 38 zu variieren. Durch Veränderung des Arbeitsdruckes in der Zulei tung 90 wird die Menge des in der Kammer 88 befind lichen Flüssigtreibmittels 20 und damit das Volumen der Kammer 88 variiert. Gleichzeitig wird mit einer Veränderung des Volumens der Kammer 88 eine Verän derung des Volumens des Dosierraumes 38 herbeige führt. Damit ist es möglich, durch Variation der in den Dosierraum 38 einbringbaren Menge Flüssig treibmittels 20 bei Verwendung von unterschiedlichen Geschoßarten, ein für jede Geschoßart spezifisches innenballistisches Verhalten einzustellen.In addition to the advantageous functioning of the first exemplary embodiment according to the invention, the second exemplary embodiment of a differential piston device 10 according to the invention offers the possibility of varying the volume of the metering space 38 . By changing the working pressure in the supply line 90 , the amount of liquid propellant 20 located in the chamber 88 and thus the volume of the chamber 88 are varied. At the same time, a change in the volume of the dosing chamber 38 leads to a change in the volume of the chamber 88 . This makes it possible, by varying the amount of liquid propellant 20 that can be introduced into the dosing chamber 38 when using different types of projectiles, to set a specific interior ballistic behavior for each type of projectile.

Beide erfindungsgemäßen Ausführungsformen bieten wei terhin die Möglichkeit, mehrere Differentialkolben-Vor richtungen in einer Art Trommelgehäuse zusammenzufassen, welches im Waffengehäuse um die Seelenachse drehbar angeordnet ist.Both embodiments of the invention offer white furthermore the possibility of several differential pistons summarize directions in a kind of drum housing, which is rotatable in the weapon case around the axis of the soul is arranged.

Bei einer weiteren, hier aber nicht dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differential kolben-Vorrichtung ist es denkbar, zur Erhöhung der Anzündsicherheit und zur Abhilfe bei möglichen Zünd versagern eine zusätzliche und redundante externe Anzündladung vorzusehen. Eine solche zusätzliche An zündladung befindet sich in einer von der erfindungs gemäßen Vorrichtung getrennt angebrachten Ladungs kammer, welche mit dem Verbrennungsraum der Erfindung durch einen verschließbaren Gaskanal verbunden ist. In diesem Falle sind zur Auslösung der externen An zündladung an sich bekannte Mittel, wie z.B. elektri sche Zündung, vorgesehen.Another, but not shown here Embodiment of a differential according to the invention piston device, it is conceivable to increase the Ignition safety and to remedy possible ignition an additional and redundant external fail Ignition charge to be provided. Such an additional an ignition charge is in one of the invention according device separately attached cargo chamber which with the combustion chamber of the invention is connected by a closable gas duct. In this case, the external to trigger ignition charge means known per se, e.g. electri ignition, provided.

Claims

1. Differential piston device ( 10 ) in a Waffengehäu se ( 12 ) of a gun, consisting of a to a soul axis ( 22 ) of the gun barrel ( 16 ) coaxial cylinder space ( 24 ) and a movably guided piston ( 26 ) for firing Projectiles ( 14 ) from a weapon barrel ( 16 ) by reacting a liquid propellant ( 20 ) initiated by an ignition charge (IS), characterized by the following features:

a) the piston ( 26 ) is provided with a weapon barrel facing central and cylindrical recess ( 2 S ), in which there is a cylindrical insert ( 30 ), and contains a valve device ( 32 ) and one with the valve device ( 32 ) connected Ignition device ( 34 ), the valve stem ( 62 ) serving as a firing pin in the manner of a percussion ignition;
b) the cylinder chamber ( 24 ) formed by the weapon housing ( 12 ) is from the piston ( 26 ) of the differential piston device ( 10 ) into a combustion chamber ( 36 ) in front of the piston ( 26 ) and into a dosing chamber ( 3 S ) behind the piston ( 26 ) divisible for receiving the liquid propellant before the shot;
c) the piston ( 26 ) has a rear end wall ( 40 ) which contains a plurality of concentrically arranged axially parallel inflow bores ( 42 ) and an area of reduced diameter in the manner of a piston rod ( 44 ) which has an axial, continuous opening ( 46 ) is provided;
d) with the piston ( 26 ) connected insert ( 30 ) has a central bore ( 4 S ) and several concentrically arranged axially parallel overflow bores ( 50 );
e) the inflow bores ( 42 ) in the piston ( 26 ), the axial opening ( 46 ) in the piston rod ( 44 ) and the overflow bores ( 50 ) in the insert ( 30 ) are together through an intermediate chamber ( 56 ) in the piston ( 26 ) hydraulically connected.

2. Differential piston device according to claim 1, characterized in that the valve device ( 32 ) consists of a disc-shaped valve plate ( 58 ) with a conical guide pin ( 60 ) and the pin-shaped valve stem ( 62 ) fastened thereon, the diameter of the valve plate ( 58 ) smaller than the diameter of the insert ( 30 ), but is chosen so large that the overflow bores ( 50 ) in the insert ( 30 ) can be covered and closed by the valve plate ( 58 ) so that when the liquid propellant ( 20 ) in the metering space ( 3 S ) of the valve plate ( 5 S ) the overflow holes ( 50 ) in use ( 30 ) and at the beginning of a shot development of the valve plate ( 5 S ) closes the inflow holes ( 42 ).

3. Differential piston device according to claim 1, characterized in that the weapon housing ( 12 ) in a rear region ( 64 ) has a first coaxial bore ( 66 ) in which the piston rod ( 44 ) of the differential piston device ( 10 ) is guided and has a second coaxial bore ( 68 ) with a larger diameter (based on the first bore ( 66 )).

4. Differential piston device according to claim 3, characterized in that in the second bore ( 68 ) in the rear region ( 64 ) of the weapon housing ( 12 ) a hollow cylinder closed on one side ( 70 ) as a storage space ( 72 ) for the liquid propellant medium ( 20 ) is attached and that the piston rod ( 44 ) protrudes into this hollow cylinder ( 70 ).

5. Differential piston device according to claim 4, characterized in that the piston rod ( 44 ) in the hollow cylinder ( 70 ) by a screw benfeder ( 74 ) is enclosed, which is connected to a piston rod ( 44 ) connected to a centrally open cap ( 76 ) attacks so that the piston ( 26 ) is biased by the spring force.

6. Differential piston device according to claim 4 or 5, characterized in that the storage chamber ( 72 ) forming the hollow cylinder ( 70 ) with a feed device ( 78 ) for liquid propellant ( 20 ) has a common feed opening ( 80 ).

7. Differential piston device according to claim 1, characterized in that the cylinder chamber ( 24 ) formed by the weapon housing ( 12 ) behind the piston ( 26 ) contains an annular piston ( 82 ) which is guided axially movably on the piston rod ( 44 ).

8. Differential piston device according to claim 7, characterized in that between a rear end face ( 84 ) of the annular piston ( 82 ) and a rear end face ( 86 ) of the cylinder chamber ( 24 ), a chamber ( 88 ) can be formed, the volume is adjustable by the amount of a through a in the rear end face ( S 6 ) of the cylinder chamber ( 24 ) into the chamber ( 88 ) opening supply line ( 90 ) pressed hydraulic medium.

9. Differential piston device according to claim 8, characterized in that liquid propellant ( 20 ) is used as the hydraulic medium in the chamber ( 88 ).