SE447753B - Ventilenhet vid vapensystem for vetskeformigt drivmedium - Google Patents

Description

447 753 beskrivs ett rekyllöst vapen med en innesluten förladdad patron.

Patronen har ett genombrytbart diafraqma och en ringformig kolv för kontinuerlig inpumpning av vätska i förbränninqskammaren medan projektilen rör sig framåt i eldröret. Sådana vapensystem finns även angivna i USA-patentet 4.043.248 meddelat till M.J.

Bulman et al den 23 augusti 1977. I sagda patent beskriver Bulman et al en ringformig kolv för kontinuerlig inpumning av vätska i en främre förbränningskammare och i en bakre förbränn- ingskammare medan projektilen rör sig framåt i eldröret.

Vid de flesta kända vätskedrivna vapen erfordras en avlast- ningsventil för att förhindra inträde av drivvätska genom in- jektionsöppningarna under pâfyllningsoperationen. Konventionella fjäderbelastade tallriksventiler kan användas, men för att uppnå en stor vätskeflödesarea erfordras ett stort antal sådana ventiler.

Konstruktionskomplikationer uppstår och det blir svårt att upprätt- hålla önskad konstruktionsmässig enkelhet.

Användningen av en sats ringar i hjärtventiler eller kompress- orventiler visas i USA-patenten 3.134.399, 3.378.029, 3.536.094, 3.898.999 och 3.999.898.

Ett ändamål med denna uppfinning är att åstadkomma ett för- bättrat eldrörsvapen för flytande drivmedium med en ringformig kolv vars huvud även är en massiv avlastningsventil för åstad- kommande av en relativt stor flödesmängd per tidsenhet genom densamma.

Ventilenheten enligt uppfinningen har erhållit de i krav 1 angivna kännetecknen.

Kort beskrivning av uppfinningen Dessa och andra ändamål och fördelar med och kännetecken för uppfinningen kommer att framgå av nedanstående beskrivning av densamma i samband med bifogade ritning, på vilken fig. 1 är en sidovy i längdsektion av ett eldrörsvapen enligt uppfinningen utvisande de ingående delarnas lägen innan vapnet laddas med 'flytande drivmedium, fig. 2 är en vy som fig. 1, utvisande delarnas l-r 447 753 lägen under laddning av vapnet med flytande drivmedium, fig. 3 är en vy som fig. 1, utvisande delarnas lägen efter laddningen före eldgivning, fig. 4 är en vy som fig. l, utvisando delarnas lägen under eldgivning, fig. 5 är en detaljerad schematisk vy som illustrerar den grundläggande konstruktionsprincipen för en i vapnet enligt fig. 1 ingående differentialkolv, för vilken ringar i fiskbensmönster och en central kolvstång används, fig. 6 är en vy som fig. 5, utvisande de ingående delarnas lägen då flytande drivmedium tillåts flyta genom kolvhuvudet, fig. 7 är en detaljerad schematisk vy av en annan utföringsform av kolven, vid vilken en hylsa används i stället för en central kolvstâng, fig. 8 är en detaljerad schematisk vy av en ytterligare utförings- form av kolven,vid vilken ringar med flat yta används, fig. 9 och 10 är detaljerade schematiska vyer av ännu en utföringsform av kolven, vid vilken ett alternativt arrangemang av ringar enligt fiskbensmönster används, fig. ll är en vy som fig. 9, utvisande delarnas lägen då drivmedium tillåts passera kolvhuvudet, fig. 12 är en detaljerad schematisk vy av ännu en utföringsform av kolven, fig. 13 är en vy som fig. 12, utvisande delarnas lägen då drivmedium tillåts passera kolvhuvudet och fig. 14 och 15 är schematiska vyer av ett första respektive andra arrangemang med styrstav.

Beskrivning av uppfinningen Fig. l-4 visar ett.rekylfritt eldrörsvapen för flytande drivmedium, vid vilket en differentialkolv enligt uppfinningen används. Vapnet består av en avfyringsenhet 8 med en kammare 10, i vilken en projektil 12 införs före avfyring, och ett stötmot- verkande system 14 bakom projektilkammaren 10. Vapnets pipa 16 är fäst vid avfyringsenheten framför projektilkammaren. Denna är här visad såsom utformad i ett rotationsblock 18 med en främre och en bakre ringformad tätning 20 respektive 22. Ett projektilmat- ningssystem 24 matar projektiler i följd till projektilkammaren 10.

Det stötupptagande systemet 14 omfattar en hylskolv 26 som har ett injektionssystem 28 med koncentriska ringar såsom kolvhuvud eller främre ände. Den här visade utföringsformen av injektions- systemet har för inbördes låsning samverkande tappar eller kil- tänder för att hålla ringarna samman och begränsa den relativa 447 755 förskjutningen mellan närbelägna ringar. Hylskolven 26 uppbärs av och är glidbart anordnad i förhållande till en centralkropp 30.

Denna är fäst genom ett flertal radiella stag 32 omkring längd- axeln hos det stötupptagande systemets rekylmunstycke 34. Central- kroppen innefattar ett flertal passager 36 för tillförsel av flytande drivmedium till en pumpningskammare 38 mellan kolvhuvudet 28 och centralkroppens främre ände, och en kontrollventil 40.

Denna har ett huvud 41 kopplat genom en rörbult 42 till en kolv 44 i en cylinder 46. Centralkroppen innefattar även en passage 48 för âstadkommande av ett vätsketryck i cylindern bakom kolven.

En tryckskruvfjäder 50 är anbragt i cylindern framför kolven.

Centralkroppen innefattar vidare en styrstav 52 i den centrala, längsgående urborrningen hos kontrollventilen, vars främre ände är kopplad till injektorsystemet 28, och vars bakre ände är fäst vid en kolv 54 i en cylinder 56 som har ett främre stoppanslag 58, och en passage 60 för åstadkommande av fluidtryck i cylindern 56 framför kolven 54. Ett tändsystem 62 står i förbindelse med en förbränningskammare 64 anordnad bakom projektilkammaren 18 och framför injektorsystemet 28. Tändsystemet kan utgöras av vilka som helst lämpliga medel för att tillföra het gas under högt tryck för initiering av den regenerativa kolvfunktionen, t.ex. ett ut- bytbart pyrotekniskt system, eller för att uppmäta en liten kvantitet flytande drivmedium och antända detsamma så som beskrivs i USA-patentet 3.763.739.

Injektorsystemet 28 tjänar både som huvud hos differential- kolven och som en tallriksventil. Under vapencykelns avfyringsdel måste injektionssystemet leda över flytande drivmedium från pump- ningskammaren till förbränningskammaren. Under vapencykelns åter- stående del måste sådan överledning förhindras.

Fig. 5 visar en första utföringsform av injektorsystemet innefattande en konstruktion med koncentriska ringar. Kolvhuvudet med de koncentriska ringarna uppbärs av en central kolvstång l00.

Huvudet består av en sats ringar, vilka vardera har ett tallriks- ventilsäte 102 som är vänt framåt och ett tallriksventilsäte 104 som är vänt bakåt, såsom visas i USA-patentet 3.782.241. Arrange- manget medför att huvudets baksida blir plan och tät då ringarna är hopskjutna. Varje ring har även en ringformig främre ansats 106 447 753 med ett flertal längsgående hål 108 anordnade ringformiqt, samt en bakre ansats 110. En ringformig tryckfjäder 112, som visas schematiskt, är anbragt mellan ansatserna 106 respektive 110 hos varje par närbelägna ringar. Samtliga fjädrar påverkar med sin tryckkraft den radiellt sett yttre respektive inre ringen för slutning av den av närbelägna ringar åstadkomma ventilfunktionen.

Korrugerade brickor, gasfyllda 0-ringar eller bellevillefjädrar kan användas. Ett spår 114 fixerar den innersta ringen i för- hållande till kolvstången 100. Varje ring kan uppvisa önskat antal injektionshål 108 av önskad typ.

Då vid anordningens funktion fluid kommer till påverkan av den bakre eller vänstra ytan av kolvhuvudet, såsom detta är visat i fig. 5, håller fjädrarna ventilsätena slutna,såsom visat. Fjädrarna måste vara tillräckligt starka för att kunna motstå fyllnings- trycket utan att tillåta separation av ringarna. Fjädrarna måste vara förspända för detta ändamål. Efter tändningen kommer tryck på den främre eller högra ytan av huvudet att alstra en tillräckligt stor kraft för att övervinna förspänningskrafterna hos fjädrarna, och ringarna börjar skiljas från varandra så att ventilsätena går isär och tillåter det flytande drivmediet att flyta genom de upp- stående passagerna och ut genom injektionshâlen. Vid fullt flöde uppvisar kolvhuvudet den i fig. 6 visade konfigurationen.

Fig. 7 visar en andra utföringsform av injektorsystemet, vid vilken en yttre hylsa 200 används som kvarhållningsorgan i stället för den centrala kolvstången 100 enligt fig. 5. Vinkeln hos ventilsätena 102, 104 är spegelbilden av motsvarande vinkel vid utförandet enligt fig. 5, och ansatserna 106 och 110 är vända utåt. Funktionen hos hylssystemet liknar den hos systemet med central kolvstâng enligt fig. 5. Fördelen med en hylskolv är att ringomkretsen ökar då den från ring till ring överförda ackumulerade belastningen ökar. Styrkan hos anliggningssamverkan mellan ringarna är lättare att upprätthålla. Vid central kolvstång måste den största ackumulerade belastningen avslutas vid den minsta dia- metern, den hos stängerna.

Fig. 5 och 7 visar ringar med tätningsytor i fiskbensmönster eller koniska tätningsytor. Om den bakre ytan hos kolvhuvudet kan vara stegad i stället för plan kan ringar med plana eller flata 447 753 tätningsytor 302, 304 användas såsom vid en tredje utförings- form enligt fig. 8.

Ringarna enligt fig. 5, 7 och 8 är inte helt åtskiljbara och den ringformiga ansatsen 106 måste förenas med sin respektive ring då aggregatet av ringar och fjädrar byggs upp. Detta åstad- kommes exempelvis genom inbördes sammangängning av ansats och ring eller genom lödning. Ett alternativ är att ha ringar med ansatser bildade av åtskilda tappar, varvid tapparna hos en ansats passerar genom utrymmena eller urtagningar hos den närbelägna ansatsen och sedan kan vridas för inbördes låsning.

Eig. 9 och 10 visar en fjärde utföringsform av injektorsystemet innefattande en central kolvstång 400 och ringar med tappar 402 och urtagningar 404. Två ringar bland ett flertal sådana visas i hopskjutet läge. Tapparna och urtagningarna är utformade som räffling eller tandning. Urtagningarna kan aldrig vara smalare än tänderna, men väl bredare. Urtagningarna tjänar som injektionshål och flödet av vätskeformigt drivmedium är en funktion av deras tvärsektionsarea. Ringarna ansätts centralt och vrids sedan en halv stigning, varefter de låses genom ett stift 406 som passerar ett hål 408 som går genom båda ringarna. Stiftet fixeras vid en av ringarna och är frigående i den andra ringen för möjliggörande av längsgående förskjutning, såsom visas i fig. ll.

Fig¿ 12 och 13 visar en femte utföringsform av injektor- systemet där man använder en central kolvstång 500 och flata ringar 501 med stift och urtagningar.

Genom variation av tvärsektionsarean hos injektionsurborr- 'ningarna och fjäderkraften i varje ring kan en progressiv eller sekventiell öppning av flödespassagerna uppnås. Flödet kan därvid gradvis ökas då trycket ökas. En liten stråle av fluid för tänd- ning kan åstadkommas genom att man har en fjäder mycket svag bakom några få urborrningar.

Såsom visas i fig. 14 kan en styrningsteknik ersätta de indi- viduella fjädrarna för styrning av läget hos de koncentriska ring- arna under påfyllning och tändning. Fjädrarna är borttagna, och en styrstång medger noggrann dosering av laddningen av flytande drivmedium genom att åstadkomma ett stopp för ringarnas rörelse.

Styrstången 502 hålls bakåt genom pneumatiskt eller hydraulískt tryck eller t.o.m. drivmediumtryck bakom sitt kolvhuvud 504 i en 447 *753 cylinder 506. De hopskjutna ringelementen 508 inklusive det inre elementet 510, som är fäst vid stångens främre ände, och det yttre elementet 512, som sträcker sig såsom en hylskolv in i en cylinder 5l4 vars bakre ände har kommunikation med atmosfärs- trycket, gör funktion som injektor, differentialtryck, kolvhuvud.

Tvärsektionsarean hos hylselementet 512 åstadkommer huvudskillna- den mellan tvärsektionsarean hos den främre ytan eller förbrännings- kammarytan hos huvudet och tvärsektionsarean hos den bakre ytan eller pumpkammarytan hos huvudet. Tvärsektionsarean hos stången 502 åstadkommer en mindre skillnad. Då drivmedium inträder genom kontrollventilen 512 tenderar centralelementet att förbli i bakre läget och håller samtliga övriga sammanskjutna element i bakre läget. Trycket hos det inträdande drivmediet motverkar den kraft som âstadkommes av kolvhuvudet 504 så auzde hopskjutna elementen sammanhâlls än fastare i tätande inbördes läge. Då den totala kraften på samtliga element överstiger den återhållande kraften hos kolvhuvudet börjar den hopskjutna elementsatsen att röra sig framåt. Den återhållande kraften måste fortfarande vara tillräck- ligt stor för att sammanhålla alla elementen. En alltför liten återhâllande kraft kunde tillåta några eller samtliga element att åtskiljas från varandra. I själva verket måste den återhållande kraften överstiga summan av tröghets- och friktionskrafterna på samtliga.element utom centrunelementet för att för tidig öppning av ringsatsen skall kunna förhindras. Då styrstången når sitt främre gränsläge kan trycket vara på obegränsat läge. Den fyllda kolven kvarblir i väntan på att kammartrycket skall starta eldgiv- ningen. Dämpning âstadkommes då kolven närmar sig sitt främre läge.

En liknande styrningsteknik kan tillämpas vid konventionell kolvkonstruktion med en centrumstâng 600, som visas i fig. 15. Här âstadkommes huvudskillnaden mellan tvärsektionsytorna genom centrum- stången 600 och den mindre skillnaden av styrstängerna 602.

Vid båda konstruktionerna enligt fig. 14 och 15 skall kon- stateras att under injektionsslaget, då injektorhuvudet rör sig bakåt under minskning av pumpningskammarens volym under inverkan av skillnaden mellan tryckan på den främre och den bakre ytan hos injektorhuvudet, sedan hylselementet 514 eller stången 600 nått sitt bakersta läge, skillnaden i tryck på ringelementen bringar dessa 447 753 element till tätande hopskjutning, varvid injektorhuvudet tätas.

Det skall framhållas att den visade konstruktionen med kon- centriska ringelement är en relativt enkel konstruktion, utan behov av separata tallriksventiler, för åstadkommandet av injektor, skillnadstryck, kolvhuvud som kan tätas under fyllningen av pump- ningskammaren och ändå har en generös flödesöppningsarea under injektionsslaget. Den beskrivna styrstângstekniken eliminerar behovet av individuella âterföringsfjädrar mellan ringelementen, åstadkommer dämpning vid slutet av pâfyllningsslaget och åstad- kommer en lätt metod för doserat införande av en drivmediumladd- ning i pumpningskammaren. m,

Claims (3)

447 753 Patentkrav

1. Ventilenhet för eldrörsvapen för flytande drivmedel, k ä n n e t e c k- n a d av en sammanhållen sats av ringar innefattande en yttre ring, mellanringar och en central, fast ring, vilka ringar är anordnade koncentriskt med varandra och med ventilenhetens längdaxel, varvid den yttre ringen har en'inre omkrets belägen intill en mellanring, varje mellanring har en yttre omkrets och en inre omkrets samt den centrala ringen har en yttre omkrets, varjämte någon eller några ur den grupp som innefattar nämnda inre och ytLre omkrvtsar uppvisar en inre ringformig tätningsyta och en inre ringformig rad av åtskilda tänder samt någon annan eller några andra ur den grupp som omfattar nämnda inre och yttre omkretsar uppvisar en yttre tätningsyta och en yttre ríngformig rad av åtskilda tänder, var- vid med avseende på omedelbart intill varandra belägna ringar tänderna i den yttre raden är inrättade att i längdriktningen passera mellan tänderna i den inre raden för att i tvärriktningen kunna bringas i linje med tänderna i den inre raden, och en inre ring är inrättad att kunna omställas i längdriktningen i förhållande till den yttre närbelägna ringen mellan ett första läge, i vilket den yttre tätnings- ytan hos den inre ringen anligger mot den inre tätningsytan hos den yttre ringen och ett andra läge, i vilket den yttre ytan befinner sig på avstånd från den inre ytan, varvid, då nämnda ringar samtliga är i det första läget, fluidflödet genom ventilenheten förhindras, medan, då någon av nämnda ringar är i det andra läget, fluidflödet genom ventilenheten möjliggörs.

2. Ventilenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda inre rader av tänder är belägna vid nämnda inre omkretsar.

3. Ventilenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att på vardera av de respektive ringarna är den inre raden av tänder i längdriktningen åtskild från den yttre raden av tänder.