DE3919761C2 - Geschütz für flüssige Treibladungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschütz zur Verwendung mit einer flüssigen Treibladung. Derartige Geschütze sind z. B. geeig­ net für die Verwendung flüssiger Treibladungen wie ein Er­ gol, dessen Einspeisung während des Schusses mittels eines außerhalb des Rohres angeordneten Kolbens erfolgt.

Die in Geschützen verwendete Treibladung ist üblicherweise ein Feststoff, dessen Volumen vor Ort je nach der ange­ strebten Leistungsfähigkeit des Projektils eingestellt wird. Im allgemeinen wird dieses Volumen modulförmig zusammenge­ setzt, um eine Einstellung durch das Bedienungspersonal vor dem Abfeuern zu ermöglichen, je nach der Zielentfernung. Diese Einstellung erfolgt manuell und erfordert somit eine bestimmte Zeitspanne, wodurch die Wirksamkeit des Waffen­ systems geschmälert wird.

Um diesem Mangel abzuhelfen, ist bereits in der französi­ schen Patentanmeldung FR 26 84 439 A1 vom 7. Juni 1988 vorge­ schlagen, eine flüssige Treibladung zu verwenden, die leicht und schnell sowie automatisch dosiert werden kann.

Gemäß diesem Vorschlag ist zwischen dem Geschützrohr und einem beweglichen Verschluß ein Ringraum vorgesehen, welcher eine Vorratskammer für die flüssige Treibladung bildet. Das Ende des Rohres umfaßt Einrichtungen zum Einspeisen der flüssigen Treibladung aus der ringförmigen Kammer in die Verbrennungskammer, wenn während des Abfeuerns der Verschluß eine Rücklaufbewegung bezüglich des Rohres ausführt, durch welche das Volumen der Vorratskammer zum Verschwinden ge­ bracht wird. Diese Lösung ermöglicht eine automatische und sehr schnelle Einstellung des Volumens der flüssigen Treib­ ladung, um eine fallweise Anpassung an die angestrebte Lei­ stungsfähigkeit und die verwendete Munition zu ermöglichen. Diese Lösung mit beweglichem Verschluß kann aber auch Aus­ führungsprobleme und Platzprobleme schaffen.

Ferner ist aus der DE 31 53 053 C2 ist ein Geschütz bekannt, bei dem ein Differentialdruckkolben vorgesehen ist, der eine in der Verschlußvorrichtung durch eine Bohrung gebildete Kammer in ein Treibstoffreservoir und eine Brennkammer un­ terteilt. Der Differentialdruck entsteht durch unterschied­ lich große Flächen der der Brennkammer zugewandten und der dem Treibstoffreservoir zugewandten Seite des Kolbenflan­ sches. Der Aufbau der Vorrichtung zur Treibstoffeinspritzung ist jedoch sehr platzaufwendig, vor allem in bezug auf die Länge des Geschützes.

Die nach § 3 II PatG zum Stand der Technik gehörende DE 38 16 663 C2 beschreibt ein Geschütz zur Verwendung mit einer flüssigen Treibladung, mit einem Geschützrohr für die Aufnahme eines Projektils, mit einem das Geschützrohr an einem seiner Enden verschließenden Verschluß, einer Verbren­ nungskammer für die Treibladung, die insbesondere durch den Verschluß und die Rückseite des Projektils begrenzt wird, mit einer die Treibladung über Lademittel aus einem externen Behälter empfangenden Einspeisekammer, welche in einem Ring­ raum angeordnet ist, der durch eine äußere Wandung des Ge­ schützrohres, durch eine äußere Wandung des Verschlusses sowie durch eine vordere Wandung begrenzt ist und durch einen unter Abdichtung in dem Ringraum gleitverschiebbaren Ringkolben verschlossen ist, wobei der sich auf der Rücksei­ te des Ringkolbens befindende Teil des Ringraumes mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht, und mit Mitteln zum Einspeisen der Treibladung aus der Einspeisekammer in die Verbrennungskammer während des Schusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Geschütz der eingangs genannten Art mit einer kompakten Baugruppe aus Rohr und Verschluß zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem derartigen Geschütz durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Danach trägt der Ringkolben zur Einspeisekammer hin wenig­ stens eine parallel zur Achse des Geschützrohres verlaufende Stange, die unter Abdichtung in einer in der vorderen Wan­ dung angebrachten Bohrung gleitverschiebbar ist und deren dem Verschluß abgewandte Stirnfläche nicht mit dem Druck der Einspeisekammer beaufschlagt ist. Dadurch wird erreicht, daß sich nach dem Auslösen der Bewegung des Ringkolbens dieser so bewegt, daß das Volumen der Einspeisekammer vermindert wird unter der Wirkung des Differerentialdrucks, der auf den Kolben einwirkt, bis die Gesamtheit der flüssigen Treibla­ dung aus der Einspeisekammer in die Verbrennungskammer ein­ geleitet ist und der Ringkolben an der Wandung der Einspei­ sekammer anstößt.

Einzelheiten von verschiedenen Ausführungsformen der Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Geschützes;

Fig. 2 das Geschütz nach Fig. 1 gegen Ende der Ein­ speisung des Ergols;

Fig. 3a und 3b eine Ausführungsform in Vorderansicht bzw. Schnittansicht des Einspeisekolbens nach den oben genannten Figuren;

Fig. 4 und 5 eine Ausführungsvariante des Geschützes;

Fig. 6a und 6b eine schematische Darstellung eines Bestand­ teils des Geschützes.

In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Während Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Schnitt und im Zustand des Ladens mit einem Projektil zeigt, ist in Fig. 2 der Zustand nach dem Abfeuern des Projektils gezeigt.

Das Geschützrohr 1 ist in den verschiedenen Figuren nur teilweise gezeigt. Ferner ist in den Figuren der Verschluß 2 gezeigt. Dieser Verschluß 2 umfaßt ein bewegliches Teil 21, das als Keil bezeichnet wird und die Einführung der Munition gestattet, eine Seitenwandung 22, deren Durchmesser deutlich größer als der des Geschützrohres 1 ist, wobei der Verschluß somit eine Verbreiterung am rückwärtigen Ende des Geschütz­ rohres bildet, sowie eine vordere Wandung 23, welche den Verschluß 2 mit dem Rohr 1 verbindet, so daß ein einheitli­ cher Block gebildet wird. Im Inneren des Rohres 1 ist ein Projektil 3 gezeigt, welches in das Rohr 1 über den Verschluß eingeführt wurde, wobei der Keil 21 zu diesem Zweck entfernt wird. Der Raum zwischen der Rückseite des Projektils 3 und dem Boden des Verschlusses 2 (Keil 21) bildet eine Verbren­ nungskammer 7, in welcher die Treibladung verbrennt, wobei Gase freigesetzt werden, durch die das Projektil ausgestoßen wird.

Zwischen dem Keil 21 und dem Projektil 3 ist eine Zündkartu­ sche 14 (Fig. 1) angeordnet, deren Funktion später erläutert wird.

Zwischen der Innenoberfläche 24 der Seitenwandung 22 des Verschlusses, der Innenoberfläche der Wandung 23, der Außen­ oberfläche 11 des Endes des Geschützrohres 1 und dem Boden 25 des Verschlusses 2 ist ein Ringraum begrenzt, welcher mit der Verbrennungskammer 7 über eine Ringöffnung 26 (Fig. 1 und 2) oder über Öffnungen, wie weiter unten ersichtlich wird, in Verbindung steht. Ein Ringkolben 9 ist in dem so gebildeten Ringraum angeordnet und begrenzt eine Einspeise­ kammer 5 für die flüssige Treibladung, beispielsweise ein Ergol.

Der Verschluß 2 ist ferner an herkömmliche und daher nicht dargestellte Mittel zum Abbremsen und zur Bewegungsrückge­ winnung angeschlossen, die in bekannter Weise dazu bestimmt sind, seine Bewegung abzubremsen und ihn in die Anfangsstel­ lung zurückzubringen.

Das erfindungsgemäße Geschütz umfaßt ferner Mittel zum Einspeisen der flüssigen Treibladung in die Einspeisekammer 5, wobei diese Mittel allgemein mit 6 bezeichnet sind. Sie sind beispielsweise durch eine Leitung 61 gebildet, in welcher ein Schieber 62 angeordnet ist. Das Ergol wird in einem äußeren, nicht gezeigten Behälter gelagert.

Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform umfaßt der Kolben 9 allgemein mit 8 bezeichnete Mittel zum Einspeisen der flüssigen Treibladung in die Verbrennungskammer 7.

Diese Mittel bestehen beispielsweise aus einer Leitung 81 oder mehreren Leitungen 81, jeweils mit zugeordneten Ven­ tilen oder Schiebern 82.

Die Einspeisemittel können beispielsweise gemäß der FR-OS 2 604 247 ausgebildet sein. Sie können aber auch gemäß der in den Fig. 6a und 6b gezeigten Ausführungsform verwirklicht werden.

Die Ventile 82 sind Verschlußkörper-Ventile. Sie umfassen im wesentlichen ein bewegliches Teil 83, welches die Leitung 81 unter der Wirkung einer Feder 84 verschließt, wie in Fig. 6a gezeigt.

Wenn der Druck in der Einspeisekammer 5 ansteigt, wird das Teil 83 zurückgestoßen (Fig. 6b), wodurch die Leitung 81 freigegeben wird und die flüssige Treibladung zur Kammer 7 gelangen kann, wobei sie Öffnungen 85 im Körper des Teils 83 durchströmt.

Der Kolben 9 ist unter Abdichtung in dem Ringraum, welcher die Einspeisekammer 5 bildet, gleitverschiebbar.

Um einen Differentialdruck (und folglich die Einspeisung des Ergols) zwischen der Verbrennungskammer 7 und der Einspeise­ kammer 5 zu erzielen, ist der Kolben (siehe Fig. 3a und 3b) mit einer bestimmten Anzahl von Stangen 90 versehen, bei­ spielsweise vier Stangen bei der gezeigten Ausführungsform, welche unter Abdichtung in entsprechenden Bohrungen gleit­ verschiebbar sind, die in der vorderen Wandung 23 des Ver­ schlusses gebildet sind.

Es wird nun die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Geschützes beschrieben.

In einer vorbereitenden Stufe wird das Projektil 3 in das Geschützrohr 1 eingebracht. Das Projektil ist mit einer Zündkartusche 14 versehen. Diese Zündkartusche, die von einem metallischen Boden mit einer Lippe oder von einer verbrennbaren Hülse getragen wird, wird beim Einbringen der Munition in den Verschluß von der Minition gelöst und wird durch den Boden der Kammer gehalten, sowie zum Zeitpunkt des Abfeuerns durch den Verschluß eingeklemmt. Im Bedarfsfalle erfolgt das Ausstoßen dieser kleinen Leerhülse nach dem Abfeuern wie das Auswerfen von Hülsen, die bei gängigen Geschützen verwendet werden.

Das Ergol wird in die Einspeisekammer 5 über Mittel 6 eingefürt. Das Ergol wird unter Druck eingeführt, und die verschlossenen Ventile 82 halten in der Einspeisekammer 5 das Ergol fest, welches den Ringkolben 9 bis in seine Endstellung drückt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Druck, mit dem das Ergol in die Kammer 5 eingebracht wird, kann beispielsweise 10 bis 30 Bar betragen, um ein schnelles Auffüllen der Einspeisekammer zu gewährleisten.

Die Zündung der Kartusche 14 hat zur Wirkung, daß der Druck in der Verbrennungskammer 7 ansteigt und folglich die Bewe­ gung des Kolbens 9 nach vorne unter der Wirkung des Diffe­ rentialdrucks beginnt, der dadurch entsteht, daß ein Teil der vorderen Oberfläche des Kolbens nur dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist (Vorderfläche der Stangen 90). Diese Bewegung führt zu einem Druckanstieg in dem Ergol, wodurch sich die Ventile 82 öffnen und die Einspeisung des Ergols in die Ver­ brennungskammer freigeben. Sobald das Ergol mit den heißen Zündgasen in Berührung kommt, beginnt die selbsttätige Ver­ brennung der Flüssigkeit, der Druck steigt an, und das Pro­ jektil wird beschleunigt, während der Kolben das Ergol wei­ ter komprimiert. Auf diese Weise wird ein sich selbsttätig verstärkender Einspeisevorgang ausgelöst.

Der Kolben 9 bewegt sich nach vorne, bis er an der Wandung 23 anstößt (Fig. 2), wodurch die Gesamtheit der flüssigen Treibladung eingebracht wird, wobei der Druck des Ergols in der Einspeisekammer 5 weiterhin höher als der Druck in der Verbrennungskammer 7 bleibt. Durch bekannte Maßnahmen, bei­ speilsweise die Ausbildung von gegenüberliegenden Oberflä­ chen, können die Beanspruchungen, die durch das Anstoßen des Kolbens an der Wandung 23 verursacht werden, beträchtlich vermindert werden.

Die Einspeisequerschnitte sind unter Berücksichtigung der Masse der Projektile so optimiert, daß die größtmögliche An­ fangsgeschwindigkeit für den kleinstmöglichen Maximaldruck erzielt wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsvariante des er­ findungsgemäßen Geschützes, mit einer einfachen Einrichtung zur Einstellung des Volumens der verwendeten Treibladung.

Die mit den Fig. 1 und 2 übereinstimmenden Elemente wer­ den nicht erneut beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform sind das Geschützrohr 1 und der Verschluß 2 nicht als ein einziger Block ausgeführt, sondern mittels eines Schraubringes 16 zusammengefügt, welcher den Verschluß 2 am Ende des Geschützrohres 1 festhält. Auf der vorderen Wandung 23 des Geschützrohres stützt sich der inne­ re Rand des Schraubrings 16 ab, der auf das vordere Ende des Verschlusses aufgeschraubt ist, wobei er das hintere Ende des Geschützrohres 1 in Anlage am Boden 25 des Verschlusses 2 hält. Es kommt auch eine Wandung 23 in Betracht, die fest mit dem Verschluß in Berührung ist, und nicht mit dem Geschützrohr 1. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungs­ form ist ein Ringraum gebildet, der mit dem Kolben 9 eine Einspeisekammer 5 bildet. Der Kolben 9 befindet sich jedoch nicht in direkter Berührung mit der Innenoberfläche 24 der seitlichen Wandung 22, sondern ist im Inneren einer Hülse 17 angeordnet, deren Position im Inneren des Ringraumes ein­ stellbar ist und die an ihrem rückseitigen Ende einen Rand 17' trägt, der als Anschlag für den Kolben 9 wirkt. Die Hülse 17 kann im Inneren des Verschlusses 2 gleiten, dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Wandung 23 ist, so daß ein Raum 20 für die Gleitbewegung der Hülse gebildet wird.

Die Bewegung der Hülse 17 wird durch einen Gewindering 18 gesteuert, welcher mit einem Gewinde auf der Außenfläche der Hülse in Eingriff kommt. Dieser Ring trägt außenseitig Zäh­ ne, die so gestaltet sind, daß sie mit einer Endlosschnecke 19 zusammenwirken, um durch diese Schnecke mit einer Dreh­ bewegung angetrieben zu werden. Die Schnecke selbst wird durch einen Motor geeigneter Art (Elektromotor, Hydraulik­ motor oder dergl.) angetrieben oder kann auch manuell ge­ dreht werden.

Durch Einstellen der Position der Hülse wird der Anschlag für den Kolben eingestellt, durch den der Kolben 9 beim Auffüllen angehalten wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei verschiedene Einstellungen der Hülse und somit zwei verschiedene Volumen für die Einspeisekammer 5.

Das beschriebene Auffüllsystem, das leicht automatisch betrieben werden kann, zeichnet sich dadurch aus, daß das Ergol nicht ein im voraus bestimmtes Volumen einnimmt (Gefahr der Anwesenheit von Luft, von verbrannten Gasen und dgl.), sondern das benötigte Volumen selbst schafft.

Die Ankunft des Ergols unter Druck führt zu einer Kolben­ bewegung bis in die Stellung, welche durch die Stellung der Hülse festgelegt ist.

Die Ergolmenge wird fallweise an den jeweiligen Schuß, an die angestrebten Leistungsdaten und an die verwendete Munition angepaßt.

Es ist hier zu beachten, daß die Verbindung zwischen dem den Kolben enthaltenden Ringraum und der Verbrennungskammer durch Öffnungen 12 gewährleistet wird, die am Ende des Geschützrohres 1 verteilt sind. Die Bohrungen, in denen die Stangen 90 gleiten, stehen ferner über nicht gezeigte Öff­ nungen mit der Luft in Verbindung.

Das beschriebene System ermöglicht einen Betrieb mit "Zwischenladungen" und überdeckt die Reichweiten, die normalerweise mit einer Munition erzielt werden, die aus Pulvergeschützen abgefeuert werden.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 das Volumen der flüssigen Treibla­ dung beispielsweise mittels einstellbarer Anschläge einge­ stellt werden kann, die fest mit dem Boden des Verschlusses 2 verbunden sind.

Durch die Automatisierung des Einfüllens von Ergol und durch das Einbringen des Projektils über den Verschluß kann eine hohe Schußfrequenz erzielt werden, wobei das herkömmliche System der Geschützbeschickung über den Verschluß wie bei Geschützen mit Feststoff-Propergol beibehalten wird. Das erfindungsgemäße System ermöglicht überdies das Abfeuern von Projektilen verschiedener Art und verschiedener Masse, selbst innerhalb einer selben Schußserie, ohne besondere Einstellung, außer der des Volumens der flüssigen Treibla­ dung, sowie einen Betrieb mit der jeweils gewünschten Ladung, also bei verschiedenen Reichweiten für eine gegebene Munition.

Ferner ermöglicht es das System durch die selbsttätig unter­ stützende bzw. regenerierende Ergoleinspeisung während des Schusses, eine flache Druckanstiegskurve zu erzielen, so daß bei ansonsten unveränderten Verhältnissen sehr hohe Verhält­ nisse zwischen Anfangsgeschwindigkeit und maximalem Druck erzielt werden.

Schließlich ist zu vermerken, daß alle Vorgänge bei der Ein­ stellung der Ladung programmiert und durch den Bediener von einem Schaltpult aus ferngesteuert werden können.

Claims (8)

1. Geschütz zur Verwendung mit einer flüssigen Treibladung, mit einem Geschützrohr (1) für die Aufnahme eines Projektils (3), mit einem das Geschützrohr an einem seiner Enden ver­ schließenden Verschluß (2), einer Verbrennungskammer (7) für die Treibladung, die insbesondere durch den Verschluß (2) und die Rückseite des Projektils begrenzt wird, mit einer die Treibladung über Lademittel (6) aus einem externen Behälter empfangenden Einspeisekammer (5), welche in einem Ringraum angeordnet ist, der durch eine äußere Wandung (11) des Geschützrohres (1), durch eine Innenoberfläche (24) einer Seitenwandung (22) des Verschlusses sowie durch eine Innenoberfläche einer vorderen Wandung (23), welche den Verschluß (2) mit dem Rohr (1) verbindet, begrenzt ist und durch einen unter Abdichtung in dem Ringraum gleitverschieb­ baren Ringkolben (9) verschlossen ist, wobei der sich auf der Rückseite des Ringkolbens befindende Teil des Ringraumes mit der Verbrennungskammer (7) in Verbindung steht und der Ringkolben (9) zur Einspeisekammer (5) hin wenigstens eine parallel zur Achse des Geschützrohres (1) verlaufende Stange (90) trägt, die unter Abdichtung in einer in der vorderen Wandung (23) angebrachten Bohrung gleitverschiebbar ist und deren dem Verschluß (2) abgewandte Stirnfläche nicht mit dem Druck der Einspeisekammer (5) beaufschlagt ist, und mit Mitteln (8) zum Einspeisen der Treibladung aus der Einspei­ sekammer (5) in die Verbrennungskammer (7) während des Schusses.

2. Geschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche der Stange (90) mit dem Atmosphärendruck beauf­ schlagt ist.

3. Geschütz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisemittel (8) wenigstens eine den Ringkolben (9) von der Einspeisekammer (5) zur Verbrennungskammer (7) durchquerende Leitung (81) und ein Ventil (82) umfassen, das der Leitung (81) zugeordnet und normalerweise verschlossen ist, wenn der Druck in der Einspeisekammer (5) der Einspei­ sedruck der flüssigen Treibladung ist, und unter der Wirkung des Druckes in dieser Kammer öffnet, wenn der Druck den Ein­ speisedruck überschreitet.

4. Geschütz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Anschlag (17, 17', 18, 19) vorgesehen ist, um den Hub des Ringkolbens (9) beim Auf­ füllen der Einspeisekammer (5) einstellbar zu begrenzen.

5. Geschütz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Anschlag zur Begrenzung des Kolbenhubes eine Hülse (17) umfaßt, die an der Außenwandung des die Einspei­ sekammer (5) enthaltenden Ringraumes gleitverschiebbar ist und einen inneren Rand (17') aufweist, der einen Anschlag für den Kolben (9) bildet, welcher unter Abdichtung zwischen der inneren Wandung der Hülse und der äußeren Wandung des Geschützrohres (1) gleitet, und daß Steuermittel (18, 19) zum Einstellen der Position der Hülse vorgesehen sind.

6. Geschütz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine Endlosschnecke (19) und einen Ring (18) umfassen, der innenseitig mit einem Gewinde versehen ist, welches mit einem Gewinde auf der Außenoberfläche der Hülse (17) versehen ist und außenseitig Zähne aufweist, die so gestaltet sind, daß sie mit der Endlosschnecke (19) zusam­ menwirken, um einen Drehantrieb des Rings zur Bewegung der Hülse mittels der Endlosschnecke zu erzielen.

7. Geschütz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlosschnecke (19) durch einen Motor oder manuell gesteuert wird.

8. Geschütz nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Raum (20) für die Gleitbewegung der Hülse (17) zwischen der Innenoberfläche (24) der seitlichen Wandung (22) des Verschlusses (2) und der Außenfläche einer vorderen Wandung (23) gebildet ist, welche fest mit dem Ge­ schützrohr (1) verbunden ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der der Innenoberfläche ist, und daß der Verschluß (2) mit dem Geschützrohr (1) durch einen Gewinde­ ring (16) zusammengebaut ist, welcher auf eine seitliche Wandung (22) aufgeschraubt ist und einen inneren Rand trägt, der an der vorderen Wandung (23) zur Anlage kommt.