DE4105575A1 - Elektrothermische kanone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrothermische Kanone mit einem Waffengehäuse nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Eine elektrothermische Kanone der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 36 13 259 A1 bekannt. Bei dieser Kanone wird ein Geschoß durch ein elektrisch aufge­ heiztes Plasma beschleunigt. Bei diesen bekannten elektro­ thermischen Kanonen wird in Isolierstoffrohren eine Plas­ maentladung erzeugt, deren Druck auf den Geschoßboden ein­ wirkt. Durch Kontakt der Gasentladung mit den Wänden kommt es zur Ablation von Isolierstoffen und zur Aufheizung die­ ser Stoffe im Plasma. Die Folge davon ist ein Plasma, das aus der Öffnungen des Isolierstoffes ausströmt.

Es ist nun festgestellt worden, daß bei den Elektroden einer elektrothermischen Kanone ein Abbrand stattfindet, der zum größten Teil auf das Herausschlagen von Material durch Einwirkung der im elektrischen Feld beschleunigten Elektroden und Ionen des Plasmas zurückzuführen ist. Dieses von den Elektroden, die aus Kupfer, Wolfram oder Graphit hergestellt sind, abgetragene Material reduziert den Adiabaten-Exponenten des Plasmas drastisch.

Entsprechend dem adiabatischen Prozeß, der durch die Be­ dingung definiert ist, daß kein Wärmeaustausch mit der Um­ gebung stattfindet, behindert das an den Elektroden abge­ tragene Material dadurch die Beschleunigung des Ge­ schosses.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrothermische Kanone der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die schädlichen Abtragungen an den Elektroden zumindest reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weiterbildungen und besondere Ausbildungen sind den Unter­ ansprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.

Mit den erfinderischen Merkmalen wird eine Anordnung zur Reduzierung der schädlichen Abtragungen vorgeschlagen, bei welcher das elektrische Feld nicht auf den Elektroden, sondern auf einer aus einem geeigneten Material gefertig­ ten Schutzschicht endet. Als geeignetes Material kann ent­ sprechend den Patentansprüchen Polyethylen, Aluminium oder ein anderes Material eingesetzt werden, dessen Ablations­ produkte den Wirkungsgrad der Beschleunigung des Geschos­ ses nicht beeinträchtigen. Die Schutzschicht befindet sich zumindest auf der Stirnseite der Elektrode, die in die Brennkammer hineinragt. Das von dieser Schutzschicht abge­ tragene Material reduziert den Adiabaten-Exponenten des Plasmas nicht oder nur geringfügig wegen des entsprechend eingesetzten, geeigneten Materials.

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung darge­ stellt.

Die einzige Figur zeigt in stark vereinfachter Schnittdar­ stellung ein Waffengehäuse 1 mit einem darin befestigten, beispielsweise verriegelten Waffenrohr 2. In dem Waffen­ gehäuse 1 befindet sich eine Brennkammer 3 zur Erzeugung eines Plasmas durch zwei Elektroden. Dabei ist die dem Waffenrohr 2 zugeordnete Elektrode in der einfachsten Aus­ führung als Ringelektrode 4 ausgebildet. Die zweite Elek­ trode 5 befindet sich in koaxialer Anordnung zur Patronen­ kammer 6 bzw. zum Waffenrohr 2 und der Brennkammer 3 am stirnseitigen und verschlossenen Stirnende 7 der Brenn­ kammer 3. Die beiden Elektroden 4 und 5 sind durch eine elektrische Leitung 8 miteinander verbunden, wobei die Leitung 8 in Reihe einen Kondensator 9, eine Spule 10, einen Widerstand 11 und einen Schalter 12 aufweist. Durch den Schalter 12 wird der Entladungsvorgang ausgelöst.

In der Patronenkammer 6 ist ein Geschoß 13 mit einem Ge­ schoßboden 14 eingesetzt, welcher die Brennkammer 3 nach vorne hin verschließt. Die dem Geschoßboden 14 gegenüber­ liegende Elektrode 5 weist auf ihrer Stirnseite 16 eine Schutzschicht 15 auf, die aus dem geeigneten Material ge­ bildet ist. Wahlweise können auch die der Brennkammer 3 zugewandten Flächen der Ringelektrode 4 eine Schutzschicht 17 aus einem geeigneten Material, beispielsweise elek­ trisch nicht leitendem Material, aufweisen. Als ein geeig­ netes Material für die Schutzschicht 15 und 17 wird z. B. Polyethylen oder Aluminium eingesetzt.

Nach dem Schließen des Schalters 12 wird zwischen den Elektroden 4 und 5 ein Lichtbogen gezündet.

Dadurch entsteht in der Brennkammer 3 eine Entladung, die sich zwischen dem Geschoßboden 14 und der Elektrode 5 aus­ bildet. Während des raschen Anstieges des Stromes wird überwiegend in den Fußpunktgebieten des heißen Lichtbogens Material verdampft und aufgeheizt. Das in der Brennkammer 3 entstandene Plasma beschleunigt schließlich das Geschoß 13. Durch die besondere Ausbildung der Elektroden 4 und 5 mit einer Schutzschicht 15 bzw. 17 werden die schädlichen Abtragungen an den Elektroden reduziert, weil das elek­ trische Feld nicht direkt auf die Elektroden, sondern auf einem aus einem geeigneten Material gefertigten Limiter endet. Das von diesem Limiter bzw. von der Schutzschicht abgetragene Material ist entweder nur von geringer Menge oder reduziert den Adiabaten-Exponenten des Plasmas aufgrund seiner Materialeigenschaften nicht oder nur wenig.

Claims (5)

1. Elektrothermische Kanone mit einem Waffengehäuse (1), in dem eine Brennkammer (3) zur Erzeugung eines Plasmas durch zwei zueinander beabstandete Elektroden (4, 5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine wirksame Elektrode (5) mindestens an ihrer in die Brennkammer (3) hineinragenden Stirnseite (16) mit einer Schutzschicht (15) versehen ist.

2. Elektrothermische Kanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Brennkammer (3) hineinragenden Flächen der Elektroden (4, 5), zwischen denen der Lichtbogen gezündet wird, eine Schutzschicht (15, 17) aufweisen.

3. Elektrothermische Kanone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (15, 17) aus Polyethylen gebildet ist.

4. Elektrothermische Kanone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (15, 17) aus Aluminium gebildet ist.

5. Elektrothermische Kanone nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (15, 17) aus einem elektrisch nichtleitenden Material besteht.