DE934996C - Propulsion device for rocket projectiles - Google Patents
Propulsion device for rocket projectilesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vortriebseinrichtung für Raketengeschosse. Man unterscheidet zwei Arten von Selbstvortriebsgeschossen, und zwar solche, die der Vortriebswirkung auf einem beträchtlichen Teil ihres freien Flugweges unterworfen sind, wie z. B. die Flugzeugraketen, und solche, die mit Hilfe einer Abschußwaffe ab>geschossen werden, und nur während ihrer Bewegung innerhalb des sie führenden Abschußrohres der ίο Vortriebswirkung unterliegen.The invention relates to a propulsion device for rocket projectiles. One distinguishes two Types of self-propelled projectiles, namely those which have a considerable propulsive effect Part of their free flight path are subject to such. B. the aircraft missiles, and those who> shot down with the help of a launch weapon and only during their movement within the launching tube that guides them ίο are subject to propulsion effects.
Während die zuerst genannten Geschosse eine hohe Geschwindigkeit erhalten können, weil sie während einer langen Zeit beschleunigt werden, zeichnen sich die anderen Geschosse trotz niedrigerer Geschwindigkeit durch eine geringere Streuung aus, 'da sie sich nach dem Aufhören der Vortriebswirkung am Ende des Abschußrohres ballistisch wie normale Geschosse verhalten.While the first-mentioned projectiles can get high speed because they are accelerated for a long time, the other floors stand out despite being lower Speed due to a lower spread, 'because it is ballistic after the propulsion effect has ceased at the end of the launch tube behave like normal bullets.
Die Erfindung betrifft Vortriebseinrichtungen für die zweite Geschoß art, in denen vorzugsweise kolloidales Pulver verwendet wird, das· sich einerseits durch hohe Zündgeschwindigkeit und andererseits durch Verbrennungs drücke von 2001 bis 300 kg/cm2 auszeichnet.The invention relates to propulsion devices for the second projectile type, in which colloidal powder is preferably used, which is characterized on the one hand by a high ignition speed and on the other hand by combustion pressures of 200 1 to 300 kg / cm 2 .
Es ist bekannt, Pulverstäbe zu verwenden, deren geometrische Form während des Abbrennens eine im wesentlichen, gleichbleibende Verbrennungsoberfläche beibehält. Man hat hierfür die verschieden-It is known to use powder sticks, the geometric shape of which a during burning maintains essentially constant combustion surface. For this one has the different
sten Vorschläge gemacht. Am besten haben sich Bündel rohrförniiger Stäbe bewahrt. Man. kann auch einen, einzigen rohrförmigen Stab verwenden. Zur Verminderung der Brenndauer einer bestimmten Pulvermenge und zur Erhöhung" des Höchstdruckes muß man zwangsweise die Oberfläche der Stäbe vergrößern. Dadurch ergibt sich, aber eine größere Zerbrechlichkeit der Ladung. Der Druck kann in .nur ein, oder zwei Hundertsteln ίο einer Sekunde seinen Höchstwert erreichen. Die einzelnen Teile der Ladung werden daher Stößen ausgesetzt, durch die sie leicht voneinander gelöst werden können. Versuche haben auch gezeigt, daß diese Erscheinungen sehr stark vom der Art der Zündung und, der Lage der Zündladung zur Vortriebsladung abhängen.most suggestions made. Bundles of tubular rods have been best preserved. Man. can also use a single tubular rod. To reduce the burning time of a certain Amount of powder and to increase "the maximum pressure" one must compulsorily the surface enlarge the bars. This, however, results in a greater fragility of the load. Of the Pressure can peak in just one or two hundredths of a second. the Individual parts of the cargo are therefore exposed to shocks that can easily detach them from one another can be. Experiments have also shown that these phenomena are very different from the type of Ignition and the position of the ignition charge depend on the propulsion charge.
Andererseits erhöht sich die Zerbrechlichkeit der Ladung während des Abbrennens des Pulvers·, wenn es in parallelen Lagen angeordnet ist, weil sich die rohrförmigen Stäbe schließlich in unvorhersehbarer und unregelmäßiger Weise voneinander trennen. Daher ist der Druckverlauf nicht immer genau wiederholbar und das Vortriebsgesetz nicht bei allen Geschossen das gleiche.On the other hand, the fragility of the charge increases during the powder burning if it is arranged in parallel layers because the tubular rods eventually turn out to be unpredictable and separate them irregularly. Therefore, the pressure curve is not always accurate repeatable and the propulsion law is not the same for all floors.
Außerdem können die Düsen der Vortriebseinriehtung durch Pulverteilchen teilweise zugesetzt werden, was selbst, wenn es nur sehr kurz geschieht, schon genügt, um eine die Treffsicherheit beeinträchtigende Asymmetrie des Vortriebs zu erhalten, sofern sie sich noch auswirkt, wenn das Geschoß das Rohr bereits verlassen hai. Auch vermindert jedes Pulverteilchen, das von den Pulvergasen in unverbranntem Zustand durch die Düsen nach außen getrieben wird, die Vortriebsleistung bedeutend.In addition, the nozzles of the propulsion unit can be partially clogged by powder particles which even if it only happens for a very short time is enough to get a marksmanship to preserve the impairing asymmetry of the propulsion, provided that it still has an effect, if that Shot the pipe already left shark. Also diminished any powder particle released by the powder gases in an unburned state through the nozzles is driven outwards, the propulsive power is significant.
Schließlich muß bei Austreten unverbrannter Teile aus den Düsen der ein solches Geschoß mit einem Rohr abschießende Schütze durch entsprechende Einrichtungen, wie Schilde, Ablenker, Handschuhe od. dgl., geschützt werden, denn wenn ein Selbstvortriebsgeschoß Geschwindigkeiten von 200 bis 250 m/sec erreichen soll, muß seine Vortriebsladung noch einige Meter nach dem Verlassen des Rohres brennen.Finally, when unburned parts emerge from the nozzles, such a projectile must also be included Shooters shooting a barrel by appropriate devices such as shields, deflectors, gloves or the like, because if a self-propelled projectile speeds of 200 to reach 250 m / sec, its propulsion charge must still a few meters after leaving the Burn pipe.
Man hat bereits zur Vermeidung dieser· Nachteile vorgeschlagen, in die Vortriebseinrichtung ein Sieb einzubauen, das die unverbrannten Teilchen zurückhält. Aber die bisher vorgesehenen Siebe haben nur eine unvollständige Lösung des Problems gebracht. Denn wenn die Löcher des Siebes zu groß sind, so erfüllt es seine Aufgabe unvollständig, weil es kleinere Teilchen durchläßt, während es sich bei kleineren Löchern leicht zusetzt und dann einen unregelmäßigen und gegebenenfalls unsymmetrisehen Gasaustritt aus den Düsen hervorruft.In order to avoid these disadvantages, it has already been proposed to insert it into the propulsion device Install a sieve to hold back the unburned particles. But the sieves provided so far have only brought an incomplete solution to the problem. Because when the holes of the sieve close are large, it does its job incompletely, because it lets smaller particles through while it is slightly clogged with smaller holes and then an irregular and possibly asymmetrical look Causes gas leakage from the nozzles.
Die Erfindung betrifft eine Vortriebseinrichtung mit einem zylindrischen Behälter, der die Vortriebsladung, eine Zündladung, am hinteren Ende eine oder mehrere Düsen und ein sich nach vorn erweiterndes, im wesentlichen konisches Sieb enthält, das zwischen der Vortriebsladung und der Düse oder den Düsen angeordnet ist. Diese Vortriebseinrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das mit einer großen Zahl kleiner Löcher versehene Sieb mit seinem hinteren engen Teil die Zündladung hoher Wärmeentwicklung umschließt. Dadurch wird das Sieb durch den beim Abschuß aus der Zündladung kommenden Feuerstrahl stark erhitzt, ehe die Vortriebsladung gezündet wird. Werden dann bei der Verbrennung der Vortriebsladung unverbrannte Teile mit den Verbrennungsgasen auf dem Wege zu den Düsen mitgerissen, so gelangen diese gegen das Sieb, das sie zurückhält, aber infolge seiner hohen Temperatur auch sofort zündet, so daß ein Zusetzen des Siebes nicht stattfinden kann. ·The invention relates to a propulsion device with a cylindrical container that holds the propulsion charge, an ignition charge, at the rear end one or more nozzles and a forward widening, contains a substantially conical screen placed between the propulsion charge and the nozzle or the nozzles. According to the invention, this propulsion device is characterized by this from that the sieve provided with a large number of small holes with its rear narrow part the Ignition charge encloses high heat generation. This will push the sieve through when it is launched The jet of fire coming from the ignition charge is strongly heated before the propulsion charge is ignited. If unburned parts are then carried along with the combustion gases on the way to the nozzles during the combustion of the propulsion charge, so these reach the sieve that holds them back, but also immediately due to its high temperature ignites so that clogging of the screen cannot take place. ·
Die Länge der Zündladung ist vorzugsweise geringer als die des Siebes, während sich die Vortriebsladung mit ihrem hinteren Ende auf dem vorderen, weiteren Ende des Siebes nach hinten abstützt. Damit sich die Vortriebsladung gegen das Sieb selbst abstützen kann, ist der Außendurchmesser des Siebes an seinem vorderen Ende der lichten Weite des zylindrischen Behälters angepaßt und mit einem schmalen Flansch versehen. Infolge dieser Ausbildung können sich die von der Zündiadung" kommenden Feuergase ungehindert über den ganzen Querschnitt des Behälters und damit der Vortriebsladung ausbreiten, so daß die Gefahr einer Beschädigung der Ladung durch starke Stöße gering ist. Auch kann die Ladung von praktisch der gesamten hinteren Stirnfläche aus durch den Feuerstrahl der Zündladung gezündet werden. Außerdem hat, wie Versuche ergeben haben, die Vereinigung einer Zündladung hoher Wärmeentwicklung mit einem Sieb der beschriebenen Art den Vorteil, daß auch kleine unverbrannte Teile durch dieses Sieb zurückgehalten und infolge der hohen Temperatur des Siebes noch verbrannt werden. Übrigens ergibt die Vortriebseinrichtung nach der Erfindung auch einen erhöhten Druck, der eine Beschleunigung des Verbrennungsvorganges nach sich zieht und damit eine Abkürzung der Gesamtdauer des Vortriebs.The length of the ignition charge is preferably less than that of the screen, while the propulsion charge is with its rear end on the front, further end of the screen is supported to the rear. The outer diameter is so that the propulsion charge can support itself against the sieve of the sieve at its front end adapted to the inside width of the cylindrical container and provided with a narrow flange. As a result of this training, those of the Ignition charge "coming fire gases unhindered over the entire cross-section of the container and thus the propulsive cargo spread, so that there is a risk of damage to the cargo by strong Shock is low. The load can also pass through practically the entire rear face the fire jet of the ignition charge can be ignited. In addition, as tests have shown, the Combination of an ignition charge of high heat generation with a sieve of the type described the advantage that even small unburned parts are retained by this sieve and as a result of the high temperature of the sieve can still be burned. Incidentally, the propulsion device yields of the invention also an increased pressure, which accelerates the combustion process and thus a shortening of the total duration of the advance.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Sieb pro cm2 mindestens 15 Löcher hat, deren Durchmesser weniger als 2 mm beträgt. Diese Werte gelten vorzugsweise für, Vortriebsdrücke von 200 bis 300 kg/cm2. Damit das Ausströmen der Gase nicht unzulässig behindert wird, muß das Sieb bei Geschossen normaler Größe mindestens 600 solcher Löcher aufweisen.It has proven to be advantageous if the sieve has at least 15 holes per cm 2 , the diameter of which is less than 2 mm. These values preferably apply to jacking pressures of 200 to 300 kg / cm 2 . So that the outflow of gases is not inadmissibly hindered, the sieve for bullets of normal size must have at least 600 such holes.
Durch wiederholte Versuche konnte festgestellt werden, daß Teilchen, die kleiner als diese Löcher sind, nur einen vernachlässigbaren Teil in den Vortriebsgasen darstellen und im übrigen auch auf dem Wege von dem Sieb bis zur Mündung der Düse oder Düsen verbrennen, insbesondere nachdem sie die engste Stelle der Düsen passiert haben, an der die Gastemperatur am höchsten ist.Repeated experiments have shown that particles are smaller than these holes represent only a negligible part in the propulsion gases and otherwise also on the Burn routes from the sieve to the mouth of the nozzle or nozzles, especially after them have passed the narrowest point of the nozzles, where the gas temperature is highest.
Es ist auch noch zu erwähnen, daß die geringe röße der Löcher eine Ablenkung der von der Zündladung kommenden Flamme in den das Sieb umgebenden Raum verhindert, was bei größeren Löchern nicht der Fall ist. Dies stellt einen weiteren wesentichenVorteil derEinrichtungnach der Erfindung dar.It should also be mentioned that the small size of the holes deflects the ignition charge prevents flame coming into the space surrounding the sieve, which is the case with larger holes is not the case. This represents a further essential advantage of the device according to the invention.
Die Konizität des Siebes ist ebenfalls von Einfluß auf die Wirkungsweise der Einrichtung. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Winkel der Erzeugenden der Siebfläche zur Siebachse zwischen 3 und io°, insbesondere 6 bis 7°, zu wählen. In diesem Fall1 werden die unverbrannten Teile, nachdem sie auf den weiteren Teil des Siebes gestoßen sind, aber nicht durch die Löcher hindurch konnten, in brennendem Zustand in Richtung auf das engere ίο Ende an dem Sieb entlang bewegt, wo eine geringere Gefahr einer störenden Verstopfung des Siebes gegeben ist.The conicity of the screen also has an impact on the operation of the device. It has proven advantageous to choose the angle between the generatrix of the screen surface and the screen axis between 3 and 10 °, in particular 6 to 7 °. In this case 1 , the unburned parts, after they have hit the further part of the sieve, but could not pass through the holes, are moved in the burning state in the direction of the narrower end along the sieve, where there is less risk of disturbing The sieve is clogged.
Die wirksame Fläche des Siebes, die von der Konizität abhängt, deren Grenzen dem normalerweise erforderlichen Vortriebsdruck von 200 bis 300 kg/cm2 angepaßt werden, kann auch vergrößert werden, wenn es sich als nützlich herausstellt, den Vortriebsdruck zur Erzielung einer größeren Abschußbeschleunigung des Geschosses zu erhöhen.The effective surface of the screen, which depends on the conicity, the limits of which are adapted to the normally required propulsion pressure of 200 to 300 kg / cm 2 , can also be increased if it proves to be useful, the propulsion pressure to achieve a greater launch acceleration of the projectile to increase.
In der Zeichnung ist die Erfindung erläutert, und zwar zeigtIn the drawing the invention is explained, namely shows
Fig. ι ein Druck-Zeit-Diagramm der Vortriebseinrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 einen axialen Schnitt durch den hinteren Teil der Vortriebseinrichtung.Fig. Ι a pressure-time diagram of the propulsion device according to the invention and 2 shows an axial section through the rear part of the propulsion device.
In dem Diagramm zeigt die gestrichelte Linie den zeitlichen Verlauf des Verbrennungsdruckes in der Brennkammer einer normalen Pulver-Vortriebseinrichtung. Die ausgezogene Linie zeigt dagegen den Druckverlauf im Innern einer Vortriebseinrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In beiden Fällen sind abgesehen von der verschiedenen Bauart im übrigen die gleichen Bedingungen eingehalten.In the diagram, the dashed line shows the course of the combustion pressure over time in the combustion chamber of a normal powder propulsion device. The solid line shows on the other hand, the pressure curve inside a propulsion device, as shown in FIG. 2. In both cases, apart from the different design, the other conditions are the same adhered to.
Man erkennt, daß die Vortriebseinrichtung nach der Erfindung in dem Brennraum einen höheren Maximaldruck P2 erzielt als der Höchstdruck P1, wie er bei der normalen Einrichtung erreichbar ist. Dabei ist die Dauer t2 der Verbrennung kürzer als die Dauer t± bei der normalen Einrichtung.It can be seen that the propulsion device according to the invention achieves a higher maximum pressure P 2 in the combustion chamber than the maximum pressure P 1 , as can be achieved with the normal device. The duration t 2 of the combustion is shorter than the duration t ± in the case of the normal device.
Die in Fig. 2 dargestellte VortriebseinrichtungThe propulsion device shown in FIG
besteht aus einem zylindrischen Behälter 1 und einer Vortriebsladung, die aus rohrförmigen Stäben 2 aus Pulver besteht, die rundherum an der Behälterwandung angeordnet sind. Man kann aber auch noch in ihrer Mitte einen weiteren solchen Stab vorsehen. Die Stäbe haben zur Erzielung eines guten Druckausgleichs während der Verbrennung seitliche Löcher 3.consists of a cylindrical container 1 and a propulsion charge, which consists of tubular rods 2 consists of powder, which are arranged all around on the container wall. But you can also provide another such rod in their midst. The rods have to achieve a side holes 3.
Zwischen dieser Vortriebslädung 2 und dem am hinteren Ende des zylindrischen Behälters 1 vorgesehenen Mundstück 5 ist ein trichterförmiges Sieb 4 angeordnet, das sich nach hinten verjüngt und mit einem kurzen zylindrischen Ansatz 7 in eine entsprechende Ausnehmung 8 des Mundstücks 5 eingepreßt ist. Das vordere, weitere Ende des Siebes weist einen nach außen gerichteten Flansch 9 auf, dessen Durchmesser der lichten Weite des Behälters 1 entspricht. Gegen diesen Flansch stützen sich die rohrförmigen Stäbe 2 der Vortriebsladung mit einem Teil ihrer hinteren Stirnfläche ab. In dem Mundstück 5 sind im Kreise mehrere Venturi-Düsen 6 vorgesehen, und in der Mitte ist eine Metallhülse 11 eingeschraubt, die den Zünder 10 hält. Der Zünder ragt nach vorn in das konsiche Sieb 4 hinein, während die zugehörige Zündpille 12 nach hinten über das Mundstück 5 vorsteht.Between this propulsion charge 2 and the one provided at the rear end of the cylindrical container 1 Mouthpiece 5, a funnel-shaped sieve 4 is arranged, which tapers towards the rear and with a short cylindrical extension 7 in a corresponding recess 8 in the mouthpiece 5 is pressed in. The front, further end of the sieve has an outwardly directed flange 9 on, the diameter of which corresponds to the inside width of the container 1. Support against this flange the tubular rods 2 of the propulsion charge with a part of their rear end face. In The mouthpiece 5 is provided with a plurality of Venturi nozzles 6 in a circle, and in the middle is a metal sleeve 11 screwed in, which holds the igniter 10. The detonator protrudes forward into the conical sieve 4 into it, while the associated squib 12 protrudes backwards over the mouthpiece 5.
Die Länge des in das konische Sieb 4 hineinragenden Teils des Zünders 10 ist geringer als die des Siebes und vorzugsweise geringer als die Hälfte der Sieblänge. Daraus ergibt sich, daß der größte Teil des Innenraums des Siebes 4 nicht von dem Zünder in Anspruch genommen ist und daß ein beträchtlicher freier Raum den Zünder von der Vortriebsladung 2 trennt.The length of the part of the igniter 10 protruding into the conical sieve 4 is less than that of the sieve and preferably less than half the length of the sieve. It follows that the greatest Part of the interior of the screen 4 is not taken up by the igniter and that a considerable amount free space separates the detonator from the propulsion charge 2.
Die Zahl der Sieblöcher 13 ist bei der tatsächlichen Ausführung wesentlich größer als dargestellt. Auf den cm2 kommen etwa 15 Löcher mit einem Durchmesser von weniger als 2 mm. Diese Abmessungen sind besonders für eine Vortriebsladung geeignet, die einen Maximaldruck von 200 bis 300 kg/cm2 ergibt. Versuche mit einem Sieb von 40 mm Innendurchmesser am weiteren Ende und der doppelten Höhe haben ergeben, daß das Sieb mindestens 600, vorzugsweise aber mehr als 1000 Löcher der angegebenen Größe haben muß. Die Konizität des Siebes 4 oder der Winkel, den eine Erzeugende mit der Achse bildet, beträgt vorzugsweise 6 bis 7°, kann aber je nach den Arbeitsbedingungen der Vortriebsladung (Verbrennungsdruck, Abmessungen des Behälters usw.) zwischen 3 und io° liegen.The number of screen holes 13 is much larger than shown in the actual design. There are about 15 holes with a diameter of less than 2 mm per cm 2. These dimensions are particularly suitable for a propulsion charge that results in a maximum pressure of 200 to 300 kg / cm 2. Tests with a sieve with an inner diameter of 40 mm at the further end and twice the height have shown that the sieve must have at least 600, but preferably more than 1000 holes of the specified size. The conicity of the screen 4 or the angle that a generatrix forms with the axis is preferably 6 to 7 °, but can be between 3 and 10 ° depending on the working conditions of the propellant charge (combustion pressure, dimensions of the container, etc.).
Die Düsen 6 des Mundstücks 5 sind durch dünne Scheiben 15 abgeschlossen, die bei einem bestimmten Druck nachgeben und damit den Beginn des Vortriebs bestimmen. Ist die beschriebene Vortriebseinrichtung für ein Geschoß bestimmt, so weist sie zusätzlich noch ein Leitwerk auf, das aus mehreren Flügeln 16 besteht, die außen um den Behälter 1 herum an diesem befestigt sind. Die nach hinten über das Mundstück 5 vorstehende Zündpille 12 wird dann durch einen Schlagbolzen zur Zündung gebracht und zündet ihrerseits die Zündladung 10, die einen Zündstoff enthält, der große Wärmemengen freigibt, z. B. eine Aluminium-Thermit-Pulvermischung. The nozzles 6 of the mouthpiece 5 are closed by thin disks 15, which at a certain Give in to pressure and thus determine the beginning of the advance. Is the propulsion device described intended for a projectile, it also has a tail unit that shows consists of several wings 16, the outside of the container 1 are attached to this. The squib protruding backwards over the mouthpiece 5 12 is then ignited by a firing pin and in turn ignites the detonating charge 10, which contains an igniter that releases large amounts of heat, e.g. B. an aluminum-thermite powder mixture.
Beim Abschuß wird die Zündpille 12 angeschlagen. Sie zündet die Zündladung 10, und der aus ihr herausschießende Feuerstrahl, den das Sieb 4 zu der Vortriebsladung führt, dringt zwischen und in die Pulverstäbe 2 ein und zündet sie von ihren Außen- und Innenflächen sowie von ihren hinteren Stirnflächen her. Dieser Vorgang ergibt eine Erhitzung des Siebes 4. Der geringe Durchmesser der Sieblöcher 13 verhindert dabei, daß der ■ von der Zündladung 10 kommende Feuerstrahl auch nur teilweise in den zwischen dem Sieb und der Behälterwand vorhandenen Ringraum 14 gelangt.When firing, the squib 12 is struck. It ignites the ignition charge 10, and the The jet of fire shooting out of it, which the sieve 4 leads to the propulsion charge, penetrates between it and into the powder sticks 2 and ignite them from their outer and inner surfaces as well as from their rear end faces. This process results in the sieve 4 being heated. The small diameter the sieve holes 13 prevents the ■ from the ignition charge 10 coming fire jet only partially reaches the annular space 14 present between the sieve and the container wall.
Die Vortriebsgase, die beim Verbrennen der Vortriebsladung 2 entstehen, sowie die von ihnen mitgerissenen Pulverteilchen treffen auf ihrem Weg zu den Düsen 6 auf das Sieb, das die Gase hindurchläßt, während es die unverbrannten Teilchen zurückhält und deren Verbrennung infolge seiner vorherigen Erhitzung beschleunigt. Hat der Druck inThe propulsion gases that arise when the propulsion charge 2 is burned, as well as those from them entrained powder particles hit the sieve on their way to the nozzles 6, which lets the gases through, while it retains the unburned particles and their combustion as a result of its previous one Accelerates heating. Did the pressure in
dem Ringraum 14 einen bestimmten Wert erreicht, so geben die Scheiben 15 nach, so daß die Gase durch die Düsen austreten können. ,the annular space 14 reaches a certain value, so give the discs 15 so that the gases can exit through the nozzles. ,
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