DE648694C - Verfahren zum Messen eines Druckverlaufes - Google Patents

Description

• Verfahren zum Messen eines Druckverlaufes Inder Ballistik werden zur Ermittlung der Gasdrücke im Geschütz oder Gewehr die verschiedenartigsten Meßmethoden angewendet. Die weitaus gebräuchlichste Methode ist immer noch das Meßverfahren mittels kupferner Stauchzylinder. Mit diesem Verfahren ist man aber nur in der Lage, den jeweiligen maximalen Gasdruck zu ermitteln. .
• Es sind-zwar auch schon Verfahren bekanntgeworden, die den Verlauf des Gas-,drucke@s während des Explosionsvorganges ganz oder teilweise registrieren. Soweit es sich um mechanische Verfahren handelt, hat man sich allerdings von der bisher üblichen Methode der Stauch.ung eines Kupferzylinders nicht entfernt und demgemäß nur den Stauchungsvorgang als solchen in Abhängigkeit von der Zeit auf einer konstant umlaufenden Trommel registrieren können, also lediglich bis zum höchsten Druck verfolgen können. Abgesehen davon, daß bei diesen Verfahren die Stauchung erst bei einem gewissen Druck meßbar wird, ist nach denselben das Abklingen des Druckes also nicht festzustellen.-We@iter hat man u. a. versucht, den Verlauf solcher Gasidruckmessungen mit Hilfe von Piezokristallen durchzuführen, bei denen bei einer mechanischen Belastung elektrische Ladungen auftreten, deren Größe gemessen und deren Veränderung mit Hilfe beispielsweise einer Braunschen Röhre verfolgt und photographisch festgehalten werden kann. Dieses letztere Verfahren weist aber doch nicht unerhebliche Nachteile auf, die unter anderem in der Abhängigkeit des Meßergebnisses von Witterungseinflüssen, von der Luftfeuchte, der Luftisolation, der Temperatur liegen, so d@aß eine Verwendung im freien Gelände schwierig erscheint.
• Das nachstehend beschriebene Verfahren löst nun die Aufgabe, den Verlauf des Gasdruckes von Beginn des Verbrennungsvorganges bis zum Austrittspunkt des Geschosses aus denn Lauf mechanisch nach dem Stauchverfahren zu registrieren, wobei eine Abhängigkeit von - Witterungseinflüssen nicht vorhanden ist, so daß der besondere Vorteil der Vorrichtung u. a. auch in der Verwendbarkeit beispielsweise im Bergwerk oder sonst unter freiem Himmel liegt.
• In einem Gewehrgasdr, uckmesser, der genau wie die bisher gebräuchlichen Gasdruckmes§er konstruiert ist, in' welchem also die Patrone eine -seitliche, z. B. durch ein Gummiblättchen abgedichtete Anbohrung besitzt, wirkt der Gasdruck auf einen Druckstempel a (Abb.@r). Dieser Druckstempel a wird auf seiner der Patrone abgekehrten Seite in eine Kammer b gepreßt, in welcher sich eine Flüssigkeit mit möglichst geringer Kompressibilität (z. B. Quecksilber oder ein Glycerin- Wasser-Gemisch) befindet. Der Durchmesser des Druckstempels a wird zweckmäßig, wie bisher gebräuchlich, mit 9,oo turn beibehalten:, Beim Schuß wird der in der Flüssigkeit en.-' stehende Preßdruck auf Atmosphären bezogen gleich dem Gasdruck in der Waffe sein. Von der Flüssigkeitshammer, die noch mit einer Einfüllschraube c versehen ist, geht eine kleinere Bohrung, z. B. von 2 mm, ab, in der sich ein kleinerer Druckstempel d bewegt. Bei Handfeuerwaffen ist das Flüssigkeitspolster h nicht unbedingt erforderlich, sondern es könnte der kleinere Druckstempel d bis zur Patrone durchgeführt werden.
• Dieser Druckstempel d drückt mit seinem etwas verstärkten hopf auf einen Druckstempel e. An diesem in der Abbildung gabelförmig wiedergegebenen Druckstempel c ist eine Vorrichtung angebracht, welche' ein entweder zwischen gehärteten Spitzen oder in Kugellagern gelagertes Laufrädchen % trägt. Dieses Laufrädchen 1' ist aus geh:irtetem Stahl gefertigt und seine Lanifäche im Querschnitt entweder ineißelarlig oder besser halbkreisförmig ausgebildet. Der Träger des Rädchens wird auf einer genau geschliffenen und gehärteten Platte J und auf ebensolchen Rollen lr (Abb. -2) gelagert, so daß er sich spielend leicht vorwärts bewegen läßt und durch die Federn i (Abb. i) in seine Ursprungslage zurückgezogen wird.
• Eine genau gelagerte Spindel k (Abb. i ) trägt eine frei schwingende, gut ausgewuchtete Trommelt, «-eiche ihrerseits zur Aufnahme eines immer gerat: gleich gearbeiteten Kupferringes in von etwa .a mm Stärke und 25 nim Breite sowie eines Ringes in, aus Gummi oder sonstiger Friktionsinasse dient. Der Kupferring ne besteht ans reinem Elektrolytkupfer und wird durch ein genaues Glühverfahren auf einen bestimmten Härtegrad gebracht, der mittels der Brinellprobe genau ermittelt und festgelegt wird. Die Spindel /, 1iuft mit einer bestimmten Umdr;liuii,-szalil, welche mit genauem Tachoineter n abgelesen und dann konstant gehalten wird. Die Spindel mitsamt ihren Lagerungen und dem Tachometer ist auf einem Schlitten o befestigt. Dieser Schlitten o kann ni:it einer Ilebelvorrichtung p (s. a. Abb. 3) in seiner Lagerung etwa .Lo mm in der Achsrichtung der Spindel hin und her bewegt werden. Der auf der Trommel aufgebrIchte Kupferring ist von der Oberkante des Laufrädchens etwa o. i bis o,2 mim entfernt, da-Zgegen ist der Gummiring so aufgebracht und so stark gewitlilt, daß er durch Friktion das Laufrädchen in Umdrehung versetzt.
• Die Registrierung eines Verbrennungsvorganges würde nunmehr wie folgt vor sich gehen:

  Die Umdrehungszahl der mittels Elektro-

  motors angetriebenen und durch Vorschalt-

  widerstand regulierbaren Spindel k wird

  äweckmäliig auf r; ooo gebracht und auf

  dieser Umdrehungszahl konstant gehalten.

  Hierbei ist der Lagerungsschlitten der Spin-

  del auf Stellung o (Null) so eingestellt, daß

  der Friktionsbelag der Trommel das Lauf-

  rädclien mitnehmen und auf eine entsprechend

  höhere Tourenzahl (z. B. @;oooo) bringen

  muß. Das Laufrädchen mutl@ n:imlich beim

  Abschuß bereit. sein Trägheitsnioment über-

  wunden haben und der beim Versuch auftre-

  tenden Umdrehungszahl ungefähr angeglichen

  sein. Wenn Spindel und Laufrädchen kon-

  stante Umdrehungszahlen besitzen, tvird der

  Schlitten o mittels des Hebels p schnell in die

  Stellung/ gebracht, in der sich das Lauf-

  rädchen dem Kupferstreifen gegenüber be-

  findet. Irr gleichen /Moment wird auch der

  Schuß im Gasdruckmesser ausgelihst. Der auf

  den Druckstempel a wirkende Gasdruck über-

  trägt sich auf die in der Kammer b befind-

  liche Flüssigkeitsmenge und wirkt, durch den

  Druckstempel d auf ein bestimmtes Maß redu-

  ziert, auf die Haltevorrichtung des Laufräd-

  chens. Die Haltevorrichtung des Laufräd-

  chens wird durch den Stempel d vorwärts

  gedruckt und drückt das Laufrädchen mit

  seiner halblzreisförmigen Lauffliiche in den

  rotierenden «-eichen Kupferring ein. Dort

  hinterläßt das Rädchen eine Druckspur, die

  je nach der Druckwirkung schmäler oder

  breiter und mehr oder weniger tief ausge-

  prägt wird. Diese Laufspur ergibt ein ge-

  naues Abbild des Druckvorganges in der

  Watte (Abb. d.). Die Breite bzw. "Tiefe der

  Spur ergibt den Gasdruck in jeder Phase des

  Verbrennungsvorganges, während die Länge

  der Spur einen genauen Maßstab der Ver-

  brennungszeiten ergibt. Der Flächeninhalt

  der Gesamtspur ist ein genauer Maßstab für

  die geleistete Gesamtarbeit.

  Wählt man z. B. den Durchmesser der

  Trommel finit 123,45 nini, so daß sich nach

  der Auflage des 2 inm starken Kupferringes

  ein Außendurchmesser von 127,45 '-um ergibt,

  so erhält man bei einer Umdrehungszahl von

  i 5 ooo eine Umfangsgeschtvindigkeit von

  ioo mjSek. Es würde also einem Zeitintervall

  von einer 1/,eoooo Sekunde ein Trommelweg

  von i mm entsprechen, oder '/,,. Sekunde

  würde eine Laufspur des Rädchens von

  ioo mm Länge hinterlassen. Die Auswertung

  der Laufspur muß natürlich mittels genauer

  Meßinstrumente erfolgen. Für die Längen-

  maße kann der Kupferstreifen am Rande eine

  aufgravierte Längenskala besitzen (Abb.4).

  Beim Geschütz müßte die Vorrichtung in

  der Weise angebracht werden, daß der Druck-

  stempel im Stoßboden angebracht wird. Die-

  ser wirkt in eine Flüssigkeitskammer, von der eine Druckleitung zu der Meßvorrichtung führt. Die ganze Vorrichtung müßte so angebracht werden, daß sie die Rücklaufbewegung des Geschützrohres mitmachen kann.
• Die beschriebene Vorrichtung würde aber nicht nur Aufschluß über die Verbrennungsvorgänge im Geschütz oder Gewehr geben, sondern sie würde vor allen Dingen auch dazu dienen können, die Verbrennungsvorgänge von brisanten Sprengstoffen beobachten zu können, über deren Verlauf man heute noch außenordentlich wenig informiert ist. Sowohl die Bleiblockprobe als auch bekannte Bris.anzmesser ergeben doch nur verhältnismäßig unigenaue Meßresultate. Zur Prüfung von brisanten Sprengstoffen nach dem vorgeschlagenen Verfahren würde folgende Apparatur (Abb. 5) in Frage kommen: In einem unten geschlossenen Stahlzylinder a mit stark verbreitertem Fuß bewegt sich ein genau eingeschliffener Druckstempel b. Dieser Druckstempel b schwimmt in einer Flüssigkeit (Quecksilber oder Glycerin-Wasser-Geinisch). Er trägt in seinem oberen 'feil eine verbreiterte Tischplatte c, auf deren Mitte der zu prüfende Sprengstoff Platz findet. Der Zylinder a ist im Grunde seitlich angebohrt. In diese Bohrung wird ein starkwandiges Druckrohr d mittels Verschraubung eingesetzt. Am Ende des Druckrohres wird auf geeigneter Grundplatte die oben beschriebene Registrierapparatur montiert und das Druckrohr an die Flüssigkeitskammer e angeschlossen. Zwischen der letzteren Apparatur und dem Auflagetisch für die zu untersuchenden Sprengpatronen befindet sich zum Schutze des Beobachters eine starke Panzerwand f, durch welche das Druckrohr hindurchgeführt ist. Bei der Untersuchung von Sprengstoffen wird der Zylinder und das Druckrohr mit der Druckflüssigkeit derart gefiillt, daß keinerlei Luft in den Flüssigkeitsräumen mehr vorhanden sein kann. Der Druckstempel schwimmt etwa in der Mittellage der- Druckflüssigkeit. Der Versuch selbst erfolgt genau in der gleichen Weise wie vorn beschrieben.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Messen eines Druckverlaufs, vorzugsweise in Feuerwaffen und bei Explosionsvorgängen, bei dem der auf einen Stempel wirkende Gasdruck die Stauchung von Kupferteilen bewirkt und bei dem .die Größe der Stauchung auf einer mit konstanter Geschwindigkeit rotierenden Trommel mechanisch registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase auf ein möglichst reibungslos gelagertes und mit genau profilierter und gehärteter Lauffläche versehenes Rädchen einwirken, das sich unter der Wirkung des Stempels in genau festgelegter Ebene hin und her bewegt und mit seiner gehärteten Lauffläche beim Meßvorgang auf einem reit bestimmter Geschwindigkeit bewegten Körper von bekannter Härte eine der Auswertung ziigängldche Spur hinterläßt.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Eindrucksspur empfangende Körper '(.in) als Kranz auf der mit bekannter Geschwindigkeit umlaufenden Trommel montiert ist.
3. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, da-,durch gekennzeichnet, daß die rotierende Trommel (L) einen zweiten, aus Friktionsmaterial bestehenden, einen etwas größeren Durchmesser (z. B. o, i bis 0,2 mm) als derKranz (in) aufweisenden, das Laufrädchen (f) berührenden Kranz (in,) und die mit einem Tachometer versehene Achse (k) eine die parallele Verschiebung der Trommel (l) zulassende Verschiebungsvorrichtung trägt.
4. 4.. Verfahren zum Messen eines Druckverlaufs unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrädchen (f) ,zur Aufhebung aller Trägheitsstörungen bereits vor Eintritt einer Verschiebung durch den Trommelkranz (in') in Umdrehung versetzt und die Trommel durch die Verschiebungsvorrichtung (7z-o-p) ini Augenblicke des Explosionsbeginnes oder kurz vorher derart parallel zu ihrer Lage (z. B. um etwa 4o mm) verschoben wird, -daß der die Druckspur empfangende Kranz bzw. Streifen im gewollten Augenblick sich unter dem in Rotation versetzten und die Druckspur erzeugenden Laufrädchen (f) befindet.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch i und .4, gekennzeichnet durch ein in einer mit Kolbenansatz versehenen Gabel o. dgl. montiertes, leicht laufendes, mit gehärteter und (z. B. halbkreisförmig oder keilförmig) profilierter Lauffläche versehenes Laufrädchen mit in festgelegter Ebene verschiebbarer Achse und einem eine bekannte Härte besitzenden Laufstreifen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, (dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Lauf-,streifen eine die Längenmessung der Spur ermöglichende Skala angebracht ist.
7. 7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, 3, und G zur Messung von Explosionsdrücken vgn Sprengstoffen, gekennzeichnet durch einen mit festem Fuß versehenen, mit Druckübertragungsflüssigkeit gefüllten Druckzylinder mit eingeschliffenem Kolben, der einen die zur Explosion zu bringende Masse aufnehmenden Tisch trägt, wobei ein seitlich an den Zylinder angesetztes, mit Druckflüssigkeit gefülltes Rohr an eine Meßapparatur gemäß Anspruch 2, 3, 5 und 6 angeschlossen ist. B. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das seitlich angesetzte Rohr durch eine zum Schutz angebrachte Panzerwand hindurchgeführt ist.