DE3814126A1 - Rohrwaffe mit regenerativer einspritzung von fluessigen treibstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrwaffe mit regenerativer Einspritzung von flüssigen Treibstoffen in die Brennkammer durch einen im Verschluß­ gehäuse hinter der Geschoßkammer axial bewegbaren Kolben.

Für den Geschoßantrieb durch monergole Flüssigkeiten werden üblicherweise zwei Systeme angewendet. Bei dem ersten System wird der Treibstoff von einem Differentialkolben während des Verbrennungsvorganges eingespritzt. Bei dem zweiten System wird der Treibstoff in einen Raum hinter das Ge­ schoß gepumpt und dort gezündet, wobei das Geschoß gegenüber dem Rohr die Abdichtung übernimmt.

Mit dem erstgenannten System ist ein geregelter Verbrennungsablauf ge­ geben, doch wird für den Antrieb der Kolben eine Energie verbraucht, welche der Treibladung dann wieder zugeschlagen werden muß. Außerdem ist für die Abbremsung der Kolben und seine Rückführung in die Ausgangs­ lage eine umfangreiche Mechanik erforderlich.

Das zweitgenannte System ist zwar einfacher, doch es bestehen erhebliche Schwierigkeiten, eine exakte Zündung zu erreichen. Es ist aus der Ver­ wendung von klassischen Pulvern bekannt, daß die Zündung der Treibladung den genauen Schußablauf bestimmt, wobei durch die Formgebung des Pulvers und dessen chemischen Aufbau eine Konstante vorliegt.

Bei der Verwendung von monergolen Flüssigkeiten ist eine Formgebung im Sinne des klassischen Pulvers nicht möglich und es kann durch gering­ fügige Änderung der Flammausbildung der Zündladung zu großen Gasdruck­ sprüngen kommen.

Diese lassen sich dadurch erklären, daß eine unterschiedliche Ober­ fläche der Flüssigkeit gezündet wird und Gasblasen auftreten, die eine weitere Beschleunigung des Verbrennungsvorganges verursachen und bis zu einer Detonation führen können.

Aus der DE 31 53 053 C2 ist eine Flüssigtreibstoff-Geschützvorrich­ tung mit Direkteinspritzung bekannt, bei welcher ein T-förmiger Differentialdruckkolben in einem Verschlußgehäuse hinter dem Geschütz­ rohr axial beweglich angeordnet ist. Dabei weist der Differential­ druckkolben eine axiale und durch seine Kopf und Schaft hindurch­ gehende Bohrung zum Nachladen von Geschossen auf. Ein Steuerkolben zur Steuerung der Treibstoffeinspritzung ist in der axialen Bohrung relativ zu dem Differentialdruckkolben axial bewegbar angeordnet. Der Steuerkolben ist aus der axialen Bohrung zur Freigabe des Geschoß­ durchtritts beim Nachladen entfernbar. Diese bekannte Vorrichtung stellt ein äußerst komplexes Gerät dar, bei dem das Waffenvolumen relativ groß ist und die Zuführung und Entladung einer Patrone technisch aufwendig gelöst sind. Die Möglichkeit, diese Geschützvor­ richtung zu einer automatischen Waffe auszubauen, erfordert einen weiteren großen technischen Aufwand.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Rohrwaffe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Aufbereitungsmechanismus für den Brennstoff einfach und sicher gestaltet und ein optimaler Schußablauf mit den wesent­ lichen Bedingungen gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Kolben während seiner Axialbewegung im Verschlußgehäuse eine Drehbewegung durchführt und auf seiner Mantelfläche gleichmäßig am Umfang verteilt Längsnuten aufweist, die Längsstege bilden, welche in korrespondierend geformte Ausnehmungen des Verschlußgehäuses axial und drehbeweglich eingreifen, wobei die Längsnuten bzw. die Längsstege in ein zylindrisches Endteil des Kolbens übergehen, welches Kanäle von den Längsnuten zu rückwärtigen Hohlräumen besitzt und ein am Umfang mit Gleitkörpern versehenes Steuerungsteil aufweist, die in Steuerkurven des Verschlußgehäuses geführt sind. Ausbildungen und Weiterbildungen dieses erfinderischen Lösungsge­ dankens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die im Querschnitt sternförmige Ausgestaltung des Kolbens in einem entsprechend geformten Verschlußgehäuse und durch die der Axialbewegung des Kolbens überlagerte Drehbewegung ist gewährleistet, daß bei der rückläufigen Bewegung des Kolbens Treibstoff aus den hinteren Hohlräumen nach vorne transportiert wird. Dabei wird das Vorwärtsströmen des Treibstoffes durch die Drehbewegung des Kolbens beschleunigt. Die in den Längsstegen vorgesehenen Durchbrüche sorgen für eine gute Durchmischung der Medien Gas und Flüssigkeit und ver­ hindern eine mögliche Detonation im Verschlußgehäuse.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Rohrwaffe sind der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, die ein Beispiel der Erfindung beschreibt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Verschlußgehäuse mit eingesetztem Kolben gemäß der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben im Verschlußgehäuse gemäß der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Abwicklung des hinteren Kolbenendes gemäß dem Pfeil III in Fig. 1;

Fig. 4 die Abwicklung des hinteren Kolbenendes mit Steuer­ kurven über den Pfeil IV in Fig. 1;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Kolben mit schrauben­ förmigen Längsstegen im Schnitt;

Fig. 6 einen Schnitt durch das hintere Ende des Kolbens mit Darstellung der Steuerkurven gemäß der Linie VI-VI in Fig. 1.

In einem Verschlußgehäuse 1 einer nicht näher dargestellten Rohrwaffe befindet sich ein im wesentlichen zylindrischer Hohlraum 15, der im vorderen Bereich an das Geschoßlager 7 mit einer eingesetzten, bspw. quadratischen Abfeuerladung 13 anschließt. In das Verschluß­ gehäuse 1 ist ein Kolben 2 eingesetzt, welcher innerhalb des zylindrischen Hohlraumes 15 axial verschieblich und dazu drehbeweglich gelagert ist. Der Kolben 2 besitzt auf seiner Mantelfläche und gleich­ mäßig über seinen Umfang verteilt Längsnuten 3, durch welche stern­ förmig am Kolben 2 vorstehende Längsstege 17 gebildet werden. Diese Längsstege 17 greifen in korrespondierende Ausnehmungen 18 des Ver­ schlußgehäuses 1 ein. Die Längsnuten 3 mit den Längsstegen 17 und die Ausnehmungen 18 im Verschlußgehäuse 1 können wahlweise parallel zur Längsachse 19 des Kolbens 2 verlaufen. Wie Fig. 5 zeigt, sind die Längsstege 17 mit den Längsnuten 3 ebenso schraubenlinienförmig gestaltbar wie die korrespondierenden Ausnehmungen 18 im Verschluß­ gehäuse 1. Die Längsausnehmungen 18 des Verschlußgehäuses 1 sind im Querschnitt betrachtet (Fig. 2) größer als die Längsstege 17 des Kolbens 2. Dadurch ist eine Drehbewegung des Kolbens bei gleich­ zeitiger axialer Bewegung auch innerhalb von parallel zur Längsachse 19 des Kolbens 2 verlaufenden Ausnehmungen 18 des Verschlußgehäuses 1 möglich. Die Längsstege 17 des Kolbens 2 bilden bei ihrer Anlage an eine Seitenwand der Ausnehmung 18 sogenannte Taschen 20 für die Aufnahme des Treibstoffes.

Der hintere Teil 10 des Kolbens 2 ist zylindrisch ausgebildet. In diesem zylindrischen Teil 10 tauchen in der vorderen Stellung des Kolbens 2 die Längsstege 21 des Verschlußgehäuses 1 geradlinig über einen Weg 22 ein. Die am Kolben 2 vorgesehenen Steuerkurven 11 leiten das zylindrische Teil 10 in das sternförmige Teil des Kolbens 2 über.

Hinter dem Kolben 2 entsteht ein Hohlraum 5, der durch den Durchmesser des Verschlußgehäuses 1 und den Schaft 23 des Kolbens 2 gebildet ist. Durch eingebrachte Kanäle 4 in den zylindrischen Teil 10 des Kolbens 2 strömt bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens 2 flüssiger Treibstoff in die Taschen 20 ein. Der vordere Teil 6 des Kolbens 2 ist konisch ausgebildet und schließt gegen das vordere Geschoßlager 7 ab. In diesem vorderen Teil 6 und wahlweise über die gesamte Länge des Kolbens 2 sind Durchbrüche 14 in den Längsstegen 17 eingearbeitet, um so eine gute Durchmischung von Pulvergasen und flüssigem Treib­ stoff zu erzielen.

Hinter dem Kolbenschaft 23 ist einstückig ein Steuerungsteil 24 angebracht, auf dessen Umfang in gleichmäßiger Verteilung gemäß Fig. 6 Steuerrollen (Gleitkörper 8) angeordnet sind, welche den zurücklaufenden Kolben 2 über gehäusefeste Kurven 9 um einen be­ grenzten Winkel 25 drehen. Diese Steuerkurven 8 sind so ausgelegt, daß der Kolben 2 zunächst über die Strecke 22 geradlinig zurückbe­ wegt wird, anschließend über eine Strecke 26 rücklaufverzögernd und drehbeschleunigt zurückläuft und seine Drehenergie schließlich über einen Drehwinkel 27 bei einem Vorlauf 28 abpuffert.

Die Steuerkurven 11 am Kolben 2 und die gehäusefesten Steuerkurven 8 sind synchron zueinander ausgelegt, wodurch beim Drehen des Kolbens 2 eine durch die Kanäle 4 vorbestimmte Strömung des flüssigen Treib­ stoffes von dem Hohlraum 5 in die Taschen 20 erfolgt.

Die Funktion dieser Einrichtung ist wie folgt:

Der Kolben 2 befindet sich gemäß der Fig. 1 in seiner vorderen Stellung und liegt mit seinem Konus 6 am entsprechend gestalteten Konus des Verschlußgehäuses 1 an. Die Längsnuten 3 bzw. die Taschen 20 und der Hohlraum 5 sind mit Treibstoff angefüllt, welcher durch die Einlaßöffnung 12 zugeführt worden ist. Nach der Zündung der Anfeuer­ ladung 13 wird der Kolben 2 nach hinten gedrückt, wobei der Austritt von flüssigem Treibstoff in den Verbrennungsraum freigegeben und gezündet wird.

Mit dieser rückläufigen Bewegung des Kolbens 2 wird gleichzeitig auch Treibstoff aus dem Hohlraum 5 in die Längsnuten 3 eingepreßt und nach vorne zum Hohlraum 15 transportiert. Das Vorwärtsströmen des Treibstoffes wird durch Drehen des Kolbens 2 beschleunigt, welcher über die Steuerkurven 9 in eine gezielte Drehbewegung gesteuert wird. Die Abpufferung dieser Drehbewegung des Kolbens 2 erfolgt über die Steuerkurven 9 nach dem maximalen Rücklauf des Kolbens 2.

Claims (9)

1. Rohrwaffe mit regenerativer Einspritzung von flüssigen Treibstoffen in die Brennkammer durch einen im Verschlußgehäuse hinter der Geschoß­ kammer axial bewegbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) während seiner Axialbewegung im Verschlußgehäuse (1) eine Drehbewegung durchführt und auf seiner Mantelfläche (16) gleich­ mäßig am Umfang verteilte Längsnuten (3) aufweist, die Längsstege (17) bilden, welche in korrespondierend geformte Ausnehmungen (18) des Verschlußgehäuses (1) axial und drehbeweglich eingreifen, wobei die Längsnuten (3) bzw. die Längsstege (17) in ein zylindrisches End­ teil (10) des Kolbens (2) übergehen, welches Kanäle (4) von den Längs­ nuten (3) zu rückwärtigen Hohlräumen (5) besitzt und ein am Umfang mit Gleitkörpern (8) versehenes Steuerungsteil (24) aufweist, die in Steuerkurven (9) des Verschlußgehäuses (1) geführt sind.

2. Rohrwaffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (18) des Verschlußgehäuses (1) zur Bildung von Treibstofftaschen (20) im Querschnitt größer sind als die in ihnen beweglich angeordneten Längsstege (17) des Kolbens (2).

3. Rohrwaffe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsstege (17) und Längsnuten (3) bzw. die Ausnehmungen (18) im Verschlußgehäuse (1) schraubenlinienförmig entsprechend dem Dreh­ sinn des Kolbens (2) gestaltet sind.

4. Rohrwaffe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsstege (17) und Längsnuten (3) bzw. Ausnehmungen (18) achsparallel zur Kolbenlängsachse (19) geformt sind.

5. Rohrwaffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Endteil (10) des Kolbens (2) und dem Steuerungsteil (24) ein Kolbenschaft (23) vorgesehen ist, dessen Außenmantelfläche (29) mit der Innenmantelfläche des Verschlußgehäuses (1) einen oder mehrere den Längsnuten (3) nachgeschaltete Hohlräume (5) bildet.

6. Rohrwaffe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsstege (17) einen oder mehrere Durchbrüche (14) bzw. Querbohrungen aufweisen.

7. Rohrwaffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerungsteil (24) umfangsverteilt drei Steuerrollen (Gleitkörper 8) angeordnet sind, die in Steuerkurven (9) des Verschlußgehäuses (1) gleiten, welche auf einem ersten Teilab­ schnitt (22) den Kolben (2) bei seiner Rückwärtsbewegung aus der vorderen Endanlage heraus geradlinig axial verlaufen, einen schraubenförmigen Mittenabschnitt (26) besitzen und mit einem Endabschnitt (28) versehen sind, der die Drehbewegung des Kol­ bens (2) bis in eine Endruhelage abpuffert.

8. Rohrwaffe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) im Bereich des zylindrischen Endteils (23) Steuerkurven (11) aufweist, die zu den Steuerkurven (9) des Verschlußgehäuses (1) synchron verlaufen.

9. Rohrwaffe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf (6) konisch ausgebildet ist und in seiner vorderen Endanlage am korrespondierend ausgebildeten Verschluß­ gehäuse (1) dichtend anliegt.