DE3816299A1 - Geschoss fuer elektrische schienenkanonen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschoß für elektrische Schie­ nenkanonen mit einer am heckseitigen Ende des Geschosses angeordneten Armatur, die als Strombrücke zwischen den Stromschienen dient.

Geschosse die aus Schienenkanonen verschossen werden, weisen eine sogenannte Armatur auf, die als Strombrücke zwischen den Schienen dient. Wünschenswert ist eine Armatur, die zwischen den Schienen einen metallischen Kontakt mit möglichst niedrigem elektrischen Widerstand herstellt. Derartige Armaturen arbeiten häufig nur einwandfrei bis zu Geschoßgeschwindigkeiten von einigen hundert Meter pro Sekunde. Bei höheren Geschwindigkeiten treten Lichtbogen­ bildung zwischen der Armatur und den Schienen, verbunden mit starker Erosion der Kontaktflächen der Armatur auf, die zu unnötigen Energieverlusten und zur Minderung des Wirkungsgrades führen. Das Auftreten der Lichtbögen ist insbesondere auf den durch die hohen Kontaktströme beding­ ten Materialabtrag zurückzuführen, der zur Bildung von Spalten zwischen der Armatur und den Stromschienen und somit zu einer Verschlechterung der Kontaktgabe führt. Außerdem haben metallische Kontaktarmaturen bisher eine verhältnismäßig hohe Eigenmasse, die zusätzlich zur eigentlichen zu beschleunigenden Geschoßmasse beschleu­ nigt werden muß.

Zur Vermeidung von Lichtbogenbildungen wurden die Ge­ schosse bisher häufig am Heck mit einer Metallfolie versehen, die beim ersten Stromdurchgang explosions­ artig verdampft und ein Plasma bildet. Diese sogenannte Plasmaarmatur arbeitet zwar bis zu höchsten Geschoßge­ schwindigkeiten einwandfrei, hat aber einen hohen elek­ trischen Widerstand und verschlechtert dadurch den Wirkungsgrad des Schienenbeschleunigers erheblich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, ein Geschoß der eingangs erwähnten Art derart weiterzuentwickeln, daß trotz Verwendung einer Metall­ armatur eine Lichtbogenbildung vermieden wird.

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

Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, daß eine Verringerung des Materialabtrags und somit eine Verbesserung der Kontaktgabe sich dadurch erreichen läßt, daß die betroffenen Kontaktflächen der Armatur nicht während des gesamten Beschleunigungsvorganges belastet und zumindest teilweise durch neue Kontakt­ flächen ersetzt werden. Dieses erfolgt dadurch, daß die Armatur ringförmig ausgebildet ist und rotiert und somit eine dauernde Belastung der Kontaktfläche ver­ mieden wird. Außerdem wird durch die ringförmige Ausgestaltung eine Verringerung der Eigenmasse der Armatur erreicht.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden nähere Einzelheiten der Erfindung an­ hand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines bekannten Schienenbeschleunigers;

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Schienenbeschleunigers mit erfindungsgemäßer Armatur und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schienenbeschleuniger nach Fig. 2 entlang der Linie A-A.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Schienenkanone bezeichnet, die aus den beiden Stromschienen 11 und 12 besteht. Über elek­ trische Leitungen 13 und 14 wird den Stromschienen 11 und 12 Strom zugeführt. Mit 15 ist das zu beschleunigende Geschoß bezeichnet, an dessen heckseitigem Ende sich die Armatur 16 befindet.

Fließt durch die elektrischen Leitungen 13 und 14 Strom, kommt es aufgrund der magnetischen Wechselwirkung der Mag­ netfelder um die Schienen 11 und 12 und um die Armatur 16 zu einer Beschleunigung des Geschosses 15. Ein derartiger bekannter Beschleuniger weist die eingangs erwähnten Nach­ teile auf, wonach bei höheren Geschwindigkeiten Kontakt­ lichtbögen entstehen, die zu unnötigen Energieverlusten und somit zur Minderung des Wirkungsgrades führen.

In den Fig. 2 und 3 ist der Teilausschnitt eines erfin­ dungsgemäßen Schienenbeschleunigers 20 dargestellt. Dabei sind mit 21 und 22 die Stromschienen, mit 23 und 24 Iso­ lierstoffschienen und mit 25 das zu beschleunigende Ge­ schoß bezeichnet.

Das Geschoß 25 besteht in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel aus dem eigentlichen, gestrichelt gezeichneten Projektil 26, einem Treibkäfig 27 und der Armatur 28. Die Armatur 28 besteht aus mehreren flachen metallischen Ringen 30, 31, 32, 33 und 34. Zwischen den metallischen Ringen sind jeweils Ringe aus einem Isolierstoff angeord­ net. Die Verwendung sich abwechselnder metallischer und isolierender Ringe führt insgesamt zu einer gleichmäßi­ geren Strombelastung der Kontaktflächen. Die metallischen Ringe 30 bis 34 schließen die Stromschienen 21 und 22 der Schienenkanone 20 kurz. Vor der Armatur 28 befindet sich der aus zwei Hälften bestehende Treibspiegel 27 aus Iso­ lierstoff, in dem sich das eigentlich zu beschleunigende Projektil 26 befindet.

Vorteilhafterweise weisen die metallischen und/oder iso­ lierenden Ringe der Armatur 28 Zapfen an ihrem äußeren Umfang auf. Die Zapfen 29, 29′ befinden sich in zwei spiralförmig in die Schienenkanone eingebrachten Nuten. Eine dieser Nuten ist in Fig. 2 eingezeichnet und mit 35 bezeichnet. Über die Länge der Schienenkanone gesehen verlaufen die spiralförmigen Nuten sowohl durch die Iso­ lierstoffschienen 23 und 24 als auch durch die Strom­ schienen 21 und 22.

Während des Beschleunigungsvorganges wird die Armatur 28 durch die Führung der Zapfen 29 und 29′ in den spiralför­ migen Nuten 35 in Rotation versetzt. Durch die Rotation wird schließlich die dauernde Belastung der Kontaktfläche vermieden.

Die metallischen Ringe können beispielsweise aus borfaser­ verstärktem Aluminium, das am kontaktseitigen Umfang mit einer abbrandfesten Schicht 36 versehen ist, bestehen. Als abbrandfeste Schicht kann beispielsweise Wolfram, Beryllium oder Kunststoff verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel besaß die Armatur 28 insgesamt 17 Metallringe mit einer Dicke von je 2 mm und 16 Isolier­ stoffringe mit einer Dicke von je 1 mm. Die gesamte Länge der Armatur betrug 50 mm, der Außendurchmesser 80 und der Innendurchmesser der Armatur 60 mm. Jeder der Ringe (sowohl Metallringe als auch Isolierstoffringe) wies an seinem äußeren Umfang zwei Zapfen auf.

Will man die separaten Zapfen 29, 29′ einsparen, so ist auch denkbar, die Armatur 28 als Führungsband und das Rohr als gezogenes Rohr auszubilden, so daß sich die Felder des Rohres beim Abschuß in das Führungsband des Geschosses einschneiden und eine Drehbewegung erzeugen.

Claims (5)

1. Geschoß (15, 25) für elektrische Schienenkanonen (10; 20) mit einer am heckseitigen Ende des Geschosses (15, 25) angeordneten Armatur (16, 28), die als Strombrücke zwischen den Stromschienen (11, 12; 21, 22) dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßarmatur (28) ringförmig ausgebildet ist und während der Bewegung des Geschosses (25) durch die rohr­ förmige Schienenkanone (20) rotiert.

2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Geschoßarmatur (28) mindestens einen Zapfen (29) aufweist, der in eine spiralförmige Führungsnut (35) der Schienenkanone (10) greift.

3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Geschoßarmatur (28) aus metallischen Ringen aus borfaserverstärktem Alu­ minium, welches an dem kontaktseitigen Umfang mit einer abbrandfesten Schicht (36) versehen ist, besteht.

4. Geschoß nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als abbrandfeste Schicht (36) Wolfram, Beryllium oder Kohlenstoff verwendet wird.

5. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder der Ringe (30, 31, 32, 33, 34) der Geschoßarmatur (28) mit zwei Zapfen (29, 29′) versehen ist.