NO149225B - Anordning for bunnmotstandseliminering ved et flyvende objekt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning, for bunnmotstandseliminering ved et gjennom atmosfæren flyvende objekt, ved avledning av forbrenningsgasser fra et i objektet innbygd brennkammer med et sentralt uttak, hvor forbrenningsgassene genereres ved forbrenning av en deri anordnet drivstoffladning,

til et eller flere i objektets bunn anordnede utløp.

Innen artilleriteknikken har man stadig strevd for å

øke kanonenes skuddvidde og presisjon. Øket skuddvidde oppnås enten ved forbedringer av kanoner noe som også omfatter slike endringer av drivladningene som krever rekonstruksjon av kanonmaterialet på grunn av f.eks. økt gasstrykk i kanonrør-ene, eller ved å forbedre prosjektilytelsen. Omsetningen av kanonmateriell er imidlertid langsom og det er derfor mer interessant å forsøke og forbedre prosjektilenes egenkraft uten inngrep på selve kanonen, ettersom ammunisjonen kontinu-erlig omsettes på en helt annen måte enn kanonmateriellet.

Forbedret prosjektileffekt kan oppnås på flere ulike måter som også kan kombineres i et og samme prosjektil. For tiden arbeider man først og fremst etter tre ulike prinsipper hvor det første innebærer å søke og oppnå et lavmotstandspro-sjektil hvor luftmotstanden reduseres til et minimum. Dette arbeidet har resultert i lengre og slankere prosjektiler. For det annet har spesielle prosjektiler blitt utstyrt med egen drivkraft i form av en innebygget rakettmotor, såkalte reati-ler og for det tredje har man strevd for å minske prosjektilenes bunnmotstand, da luftstrømningen rundt prosjektilet gir opphav til et lavere trykk umiddelbart bak prosjektilbunnen enn i den omgivende luft.

Det er kjent at man teoretisk kan redusere og t.o.m. oppheve denne bunnmotstand ved å la en gass på fordelaktig måte strømme ut av bunnplanet på prosjektilet og derved øke bunntrykket. Dette kan økes ytterligere dersom gassutstrøm-ningen kombineres med frigivelsen av varme. Den herved oppnådde effekt, den såkalte base-bleed-effekten, skiller seg fra ren rakettdrift ved at den genererte strømning er såpass lav at den av strømningen frembragte reaksjonskraft nærmest kan ses bort fra i sammenligning med den oppnådde forandring av det mot prosjektilbunnen virkende trykk. Problemet med å frembringe et også i praksis fullgodt base-bleed-prosjektil har fortrinnsvis ligget på det praktiske plan. Kravet om en lang brenntid og en rolig gassutstrømning medfører at man har forsøkt å frembringe langsomt-brennende kruttsatser som er rettet mot prosjektilets bunn via en relativt stor gassutstrømningsåpning. Derved har det vært et problem å frembringe tilstrekkelig langsomt-brennende kruttsatser som dessuten ikke skades ved påvirk-ning av samtlige krefter som virker mot prosjektilet. Langsomt-brennende kruttsatser av tidligere for base-bleed-prosjektiler aktuelle type, har også den ulempe at kruttsatsene som står i forbindelse med omgivelsene via en relativt stor ut-strømningsåpning, vil forbrenne med ulik brennhastighet ved ulike ytre trykk, dvs. at brennhastigheten kommer til å vari-ere med banehøyden.

Med den foreliggende oppfinnelse frembringes en bunntrykkseliminator som delvis blir uavhengig av prosjektilets flyvehøyde, delvis gjennom en forbedret luftinnblanding og som gir bedre utnyttelse av den kruttsats som kan medføres i prosjektilet. En ytterligere fordel med bunntrykkseliminatoren ifølge oppfinnelsen er at denne som regel ikke vil kreve noe spesielt tennsystem, noe som man har vært tvunget til å utstyre tidligere langsomt-brennende base-bleed-kruttsatser med.

Disse tidligere konstruksjoner har riktignok tent av skytskruttgassene ved avfyring av prosjektilet, men sluknet ved den hurtige trykksenkningen når prosjektilet forlater kanonrøret. Foreliggende oppfinnelse omfatter også slike løs-ninger som kan utnyttes ved prosjektiler med egne drivmotorer f.eks. roboter som med hensyn til anvendte styresystem eller av andre grunner er utstyrt med en mer eller mindre på tvers avskåret bunn som gir en uønsket bunnmotstand.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen avgis forbrenningsgasser fra et brennkammer i hvilket drivkrutt eller annet driv--middel forbrennes under betingelse av at forbrenningsgassene forlater brennkammeret under kritisk strømning dvs. overlyds-hastighet, deretter berøves forbrenningsgassene hovedparten av sin bevegelsesenergi, dvs. at deres strømningsghastighet i så høy grad senkes at de utstrømmende forbrenningsgassene i prinsipp ikke tilfører noen egentlig drivkraft da de tillates å forlate prosjektilet eller roboten i høyde med dennes bunn. Det er mulig å frata forbrenningsgassene deres bevegelsesenergi på flere ulike måter. En måte som har vist seg fordelaktig er å tvinge gassene til å endre retning under betingelse av at de blandes effektivt med den omgivende atmosfære. En annen måte er å la de under kritisk strømning utstrømmende forbrenningsgasser strømme ut i et kammer med forholdsvis stort volum i forhold til den utstrømmende gassmengde. Kammeret skal i sin tur stå i forbindelse med atmosfæren via en eller flere utstrømningsåpninger.

I og med at det her er snakk om varme forbrenningsgasser som bremses opp fortrinnsvis mot et i objektet innebygget hinder, kan dette hinder- også defineres som en flammedeler. Om denne flammedeler er slik utformet at en god omblanding av forbrenningsgassene opprettholdes i den omgivende luft, kan man også oppnå den tidligere nevnte kjente øking av bunntrykket som oppnås ved frigjøring av varme.

Generelt kan oppfinnelsen anses å innebære at det under relativt høyt trykk genereres en forbrenningsgass som under kritisk strømning avtappes fra forbrenningsrommet hvoretter de utstrømmende forbrenningsgassene fratas mesteparten av sin bevegelsesenergi og avledes fra prosjektilets (objektets) bunnplan ved en svært lav hastighet helt i overensstemmelse med tidligere kjent teknikk. ' Dette innebærer at man ikke er tvunget til å arbeide med spesielt lavtrykksbrennende krutt, men i prinsipp kan utnytte en helt konvensjonell, svært liten rakettmotor, hvorved man dreper de utstrømmende forbrenningsgassenes bevegelsesenergi.

Oppfinnelsen er definert i de etterfølgende patentkrav og beskrives ytterligere i samband med noen ulike eksempler.

Figur 1-7 viser et tverrsnitt gjennom den bakre del av en artillerigranat utstyrt med en bunntrykkseliminator ifølge foreliggende oppfinnelse, og figur 8 viser i tverrsnitt en rakett utstyrt med en tilsvarende bunntrykkseliminator.

På figur 1-7 markerer 1 den bakre del av et granatlegeme omfattende et brennkammer 2 med en drivmiddelladning 3 for bunntrykkseliminatoren, en dyse 4 via hvilken de ved forbren-ningen av drivmiddelladningens 3 oppståtte forbrenningsgasser forlater brennkammeret 2. Mellom ladningens 3 bakre del og dysen (dysene ) 4 er en luftsplate 2' anordnet.

Ved figurene 1-6 skimtes foran det bakre granatlegeme 1 det fremre granatlegeme 5 med dets stridsladning 6. Granatenes styrebånd er betegnet med 7. Dysen 4 er anordnet i en mellom-vegg 8 som avskiller brennkammeret 2.

Ved de ulike granatene ifølge krav 1-7 utnyttes ulike metoder for å nedsette forbrenningsgassenes bevegelsesenergi.

Ifølge den på figur 1 viste variant brytes gasshastig-hetene ytterligere ved at kammeret 9 utstyres med en bakvegg 10 med flere aksiale utløpsåpninger 11 som eranordnet radialt utenfor dysen 4. Figur 2 viser en ytterligere måte å anbringe disse ut-løpsåpninger, her betegnet med 12. Åpningene 12 påtvinger forbrenningsgassene en ytterligere retningsendring for såle-des å berøve deres bevegelsesenergi. Figur 3 viser en variant med radiale utstrømningsåpnin-ger 13, anordnet helt nære granatens bunnplan. Figur 4 er nærmest en idéskisse for den variant der forbrenningsgassene berøves sin bevegelsesenergi av en skjerm elleren flammedeler 14 anordnet umiddelbart bak granatens bunnplan. Denne teore-tiske utforming gir en svært god luftinnblanding, og er derfor som tidligere påpekt, teoretisk sett svært effektiv. Skjermen 14 holdes på plass av staver 15. Figur 5 viser en i praksis mer fordelaktig konstruksjon ifølge samme prinsipper som flammedeleren på figur 4. Her ut-gjøres skjermen av en i en åpning i granatbunnen 10 gjenget hylse 16 med bunn. Hylsens bunn 17 fungerer som skjerm for å bryte gasshastigheten idet hylsens sidevegg 18 har et antall utløpsanordninger 19. Hylsen 16 gir med sin bunn 17 og de radiale utløp 19 en effektiv bremsing av gasshastigheten, og en god innblanding av den omgivende atmosfære i kruttgassene. Dette gir en effektiv flammedeling. Figur 7 viser en annen variant av det på figur 5 viste alternativ. I dette tilfelle får forbrenningsgassene strømme direkte ut av dysene 4 inn i en forsterket flammedelerhylse 20 som er utformet på i prinsipp samme måte som flammedelerhylsen 16. I dette tilfelle er utstrømningsåpningene betegnet med 21. Fordelen med denne konstruksjonen sammenlignet med den på figur 5 er at kammeret 9 er utelatt, noe som gjør det mulig å bruke en mindre del av prosjektilets lengde til mot-standseliminatoren.

Figur 6 viser en annen variant ifølge samme prinsipp

der forbrenningsgassene tvinges til å forandre retning to gan-ger, først via de radiale åpninger 22 inn i et mellomkammer 23 og fra dette ned i hylsen 24, av den samme konstruksjon som den på figur 5, og ut av denne ved radiale utløp 25.

Figur 8 angir prinsippet for hvordan oppfinnelsen utnyttes ved flyvende objekter (roboter) med egen rakettmotor. Ved en robot 26 med en kruttrakettmotor 27 med to eller flere drivdyser 28, avtappes det fra kruttrakettmotorens 27 brennkammer en mindre mengde forbrenningsgasser under kritisk strøm-ning via en kanal 29. Disse forbrenningsgasser ledes til robotens bunn, der gassene på den i forbindelse med figur 1-7 beskrevne måte, berøves mesteparten av sin bevegelsesenergi i flammedeleren 30, hvoretter gassene utnyttes for på kjent måte å eliminere . bunntrykket. Denne variant kan med fordel utnyttes ved roboter der styresystemet eller annet markkontakt-system umuliggjør en plassering av drivmotorens utløpsdyser i robotens bunn.

Claims (4)

1. Anordning for bunnmotstandseliminering ved et gjennom atmosfæren flyvende objekt, ved avledning av forbrenningsgasser fra et i objektet innbygd brennkammer (2, 27) med et sentralt uttak, hvor forbrenningsgassene genereres ved forbrenning av en deri anordnet drivstoffladning (3), til et eller flere i objektets bunn anordnede utløp, karakterisert ved at brennkammeret (2, 27) har minst en ut-strømningsdyse (4) gjennom hvilken forbrenningsgassene kan forlate brennkammeret, idet utstrømningsdysen er slik utformet at forbrenningsgassene gis en kritisk strømning, dvs. over-lydshastighet, gjennom dysen samt at det utenfor dysens utløp er anordnet en flammedeler eller skjerm (10, 14, 17, 20, 24, 30) som strekker seg på tvers av forbrenningsgassenes utstrøm-ningsretning og tvinger forbrenningsgassene å forandre retning og derigjennom eliminere hoveddelen av forbrenningsgassenes bevegelsesenergi innen disse tillates å forlate det flyvende objekt gjennom på høyde med dettes bunnplan anordnede utløp eller åpninger (11, 12, 13, 19, 21,25).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at utstrømningsdysen (4) munner ut i et i objektet anordnet kammer (9) med i forhold til den ut fra dysen strøm-mende gassmengde stort volum, mens kammeret (9) står i forbindelse med den omgivende atmosfære via de i objektets bunnplan anordnede åpninger.

3. Anordning ifølge krav 1-2, karakterisert ved at flammedeleren eller skjermen (10, 17, 20, 24, 30) mot sidene omgis av en skjermvegg (18) med radialt anordnede utstrømningsåpninger.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at skjermveggen har et vesentlig mindre tverrsnitt enn objektets bunnplan.