SE507776C2 - Method for amplifying and controlling combustion of end-burning secondary drive charge in barrel weapon - Google Patents
Method for amplifying and controlling combustion of end-burning secondary drive charge in barrel weaponInfo
- Publication number
- SE507776C2 SE507776C2 SE9604356A SE9604356A SE507776C2 SE 507776 C2 SE507776 C2 SE 507776C2 SE 9604356 A SE9604356 A SE 9604356A SE 9604356 A SE9604356 A SE 9604356A SE 507776 C2 SE507776 C2 SE 507776C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- current
- charge
- barrel
- combustion
- rails
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
- F41A1/00—Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
Abstract
Description
507 776 10 15 20 25 30 35 l elektrotermisk-kemiska kanoner kombineras krutförbränning med tillförsel av elek- trisk energi för att höja krutets förbränningshastighet och öka trycket i förbrännings- gaserna. Även kompakta laddningar kan på detta sätt ges en hög förbränningshas- tighet, speciellt om den elektriska energin kan tillföras dit den gör mest nytta, nämli- gen till den ännu inte förgasade krutytan. Amerikanska patentskriften 5,016,518 beskriver en elektrotermisk-kemisk framdrivning i samband med en medföljande laddning. I olika positioner längs eldröret injiceras ett plasma av hög temperatur i delar av en medföljande laddning för att initiera och förstärka förbränningen av laddningsdelen. 507 776 10 15 20 25 30 35 l Electrothermal-chemical guns combine gunpowder combustion with the supply of electrical energy to increase the combustion rate of the gunpowder and increase the pressure in the combustion gases. Even compact charges can in this way be given a high combustion rate, especially if the electrical energy can be supplied to where it is most useful, namely to the not yet gasified gunpowder surface. U.S. Patent No. 5,016,518 discloses an electrothermal-chemical propulsion associated with an accompanying charge. At various positions along the barrel, a high temperature plasma is injected into portions of an accompanying charge to initiate and enhance the combustion of the charge member.
Försök har också gjorts med att helt andra framdrivningsprinciper. Rälskanonen är en elektromagnetisk kanon där en elektriskt ledande projektil mellan två parallella ledande räler drivs framåt av de magnetiska krafter som uppstår när ström matas genom kretsen. Den ledande delen av projektilen, den s.k. armaturen, kan utgöras av antingen en metallisk ledare i fysisk kontakt med rälerna eller av joniserad gas, ett plasma.Attempts have also been made to completely different propulsion principles. The rail cannon is an electromagnetic cannon in which an electrically conductive projectile between two parallel conductive rails is propelled forward by the magnetic forces that arise when current is supplied through the circuit. The leading part of the projectile, the so-called the luminaire, may consist of either a metallic conductor in physical contact with the rails or of ionized gas, a plasma.
Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad projektil- framdrivning med utnyttjande av en ändbrinnande, medföljande laddning i kombi- nation med tillförsel av elektrisk energi.An object of the present invention is to provide an improved projectile propulsion using an end-burning, accompanying charge in combination with the supply of electrical energy.
Detta åstadkommes genom ett sätt som definieras i patentkraven.This is accomplished by a method as defined in the claims.
Till grund för uppfinningen ligger insikten att vid förbränning av krut är reaktions-l förbränningszonen utanför krutytan i hög grad joniserad och därför väl elektriskt ledande medan den oförbrända laddningen, liksom de förbrända krutgaserna, väsentligen är att betrakta som isolatorer i jämförelse.The invention is based on the realization that in the combustion of gunpowder, the reaction-combustion zone outside the gunpowder surface is highly ionized and therefore well electrically conductive, while the unburned charge, as well as the combusted gunpowder gases, are essentially to be considered as insulators in comparison.
Enligt uppfinningen förstärks och styrs förbränningen av en ändbrinnande, medföl- jande drivladdning i ett eldrörsvapen genom att elektrisk ström matas genom ladd- ningens förbränningszon (9) och att strömmen leds till zonen respektive avleds från zonen via strömskenor, som är anordnade längs eldröret. Företrädesvis är ström- skenorna anordnade i en rälskanonkonfiguration så att förbränningszonen (9) likt en plasmaarmatur trycks mot laddningens brinnande ändyta (11) av den uppkomna Lorentzkraften.According to the invention, the combustion is amplified and controlled by an end-burning, accompanying propellant charge in a barrel weapon by supplying electric current through the charge's combustion zone (9) and directing the current to the zone or diverting from the zone via current rails arranged along the barrel. Preferably, the busbars are arranged in a rail cannon configuration so that the combustion zone (9), like a plasma fitting, is pressed against the burning end surface (11) of the charge by the resulting Lorentz force.
Generellt ökar en krutladdnings förbränningshastighet med ökat tryck och ökad temperatur. 10 15 20 25 30 35 507 776 Den tillförda elektriska energin ger ett termiskt energitillskott genom elektrisk effektutveckling i förbränningszonen. Krutets förbränningshastighet höjs genom att temperaturen ökar i förbränningszonen och på den oförbrända krutytan.In general, the combustion rate of a powder charge increases with increasing pressure and temperature. 10 15 20 25 30 35 507 776 The supplied electrical energy provides a thermal energy supplement through electrical power development in the combustion zone. The combustion rate of the powder is increased by increasing the temperature in the combustion zone and on the unburned powder surface.
När strömskenorna är anordnade i en rälskanonkonfiguration erhålles även en Lorentzkraft som ger en tryckgradient mot krutytan och ökar trycket i förbrännings- zonen samt tvingar strömmen i banor ännu närmare krutytan. Dessutom ger Lorentzkraften en extra drivkraft åt projektilen.When the busbars are arranged in a rail cannon configuration, a Lorentz force is also obtained which gives a pressure gradient towards the powder surface and increases the pressure in the combustion zone and forces the current in paths even closer to the powder surface. In addition, the Lorentz force provides extra propulsion for the projectile.
Genom att variera strömmens styrka och tidsförlopp kan förbränningen styras för att ge maximal prestanda.By varying the strength and time course of the current, the combustion can be controlled to provide maximum performance.
Den ändbrinnande drivladdningen kan göras kompakt med en laddningsdensítet nära den teoretiskt maximala för drivämnet samtidigt som en hög specifik förbrän- ningshastighet uppnås genom det nya sättet att styra förbränningen. En homogen laddning medger också större frihet i valet av drivmedel. Eventuellt kan energirika explosivämnen som t.ex. CL-20, HMX och TNAZ användas.The end-burning propellant charge can be made compact with a charge density close to the theoretical maximum for the propellant, while a high specific combustion rate is achieved by the new way of controlling the combustion. A homogeneous charge also allows greater freedom in the choice of fuel. Possibly, energy-rich explosives such as CL-20, HMX and TNAZ are used.
I en rälskanon, där den elektromagnetiska framdrivningen är den enda framdriv- ningen, används strömstyrkori storleksordningen megaampère (MA). Hanterandet av dessa höga strömstyrkor skapar problem och har varit begränsande för utveck- lingen av rälskanonen. l föreliggande uppfinningen används betydligt lägre ström- styrkor, t.ex 1-3 tiopotenser mindre än för motsvarande rålskanon. Lämpliga ström- källor kan vara batterier eller en anläggning för pulsad kraft. Det direkta krafttillskot- tet från Loretzkraften är i detta fall av mindre betydelse än den ökning av krutets förbränningshastighet, som uppnås genom det uppfunna sättet.In a rail cannon, where the electromagnetic propulsion is the only propulsion, currents of the order of megaampers (MA) are used. The handling of these high currents creates problems and has been limiting for the development of the rail cannon. In the present invention, significantly lower currents are used, eg 1-3 ten powers less than for the corresponding raw gun. Suitable power sources can be batteries or a pulsed power system. The direct addition of power from Loretzkraften is in this case of less importance than the increase in the combustion rate of the powder, which is achieved by the invented method.
Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer.The invention will be described in more detail below in connection with the accompanying figures.
Fig. 1 visar schematiskt ett längdsnitt genom en kanon med en medföljande ladd- ning under förbränning och i eldröret inbyggd strömskenor.Fig. 1 schematically shows a longitudinal section through a cannon with an accompanying charge during combustion and current rails built into the barrel.
Fig. 2 visar ett tvärsnitt A-A genom kanonen enligt figur 1.Fig. 2 shows a cross section A-A through the cannon according to Fig. 1.
Fig. 3 visar en detaljvy av området kring den brinnande drivladdningen i figur 1.Fig. 3 shows a detailed view of the area around the burning propellant charge in Fig. 1.
Fig.4-1O visar exempel på olika rälskanonkonfigurationer. 507 10 15 20 25 30 35 776 Fig. 4 visar en enkel rälskanonkonfiguration med ett par parallella skenor.Fig.4-1O shows examples of different rail cannon configurations. 507 10 15 20 25 30 35 776 Fig. 4 shows a simple rail cannon configuration with a pair of parallel rails.
Fig. 5 visar ett snitt genom ett eldrör med kvadratiskt lopp och ett par skenor.Fig. 5 shows a section through a barrel with a square barrel and a pair of rails.
Fig. 6 visar ett snitt genom ett eldrör med cylindriskt lopp och ett par skenor.Fig. 6 shows a section through a barrel with a cylindrical bore and a pair of rails.
Fig. 7 visar ett snitt genom ett eldrör med cylindriskt lopp och två par skenor.Fig. 7 shows a section through a barrel with a cylindrical barrel and two pairs of rails.
Fig. 8 visar en konfiguration för en förstärkt rälskanon.Fig. 8 shows a configuration for a reinforced rail gun.
Fig. 9 visar en koaxiell rälskanonkonfiguration.Fig. 9 shows a coaxial rail gun configuration.
Fig. 10 visar ett snitt genom ett eldrör med koaxiell rälskanonkonfiguration.Fig. 10 shows a section through a barrel with coaxial rail cannon configuration.
Detaljer om motsvarar varandra i de olika figurema har givits samma hänvisnings- beteckning.Details of corresponding in the various figures have been given the same reference numerals.
Figur 1 visar schematiskt ett längdsnitt genom den bakre delen av en kanon innefattande ett eldrör 1 med en brännkammare 2, en projektil 3 och en medföl- jande kompakt drivladdning 4. Två strömskenor 5 och 6 bildar en rälskanonkonfigu- ration och är anordnade diametralt mitt emot varandra i eldröret och löper axiellt längs dess insida. I sina bakre ändar (mot kanonens bakstycke) är skenorna för- sedda med don 7 och 8 för anslutning till en utanför kanonen anordnad strömkälla 12, t.ex. en anläggning för pulsad kraft. Figur 2 visar i ett tvärsnitt genom eldröret hur skenorna kan vara anordnade i eldrörsväggen. Skenorna är isolerade från eld- röret och eldrörets inneryta mellan skenorna är också isolerad. Alternativt kan eldrö- ret i sin helhet vara gjorti ett elektriskt icke ledande material, t.ex. en fiberkomposit eller keram. Projektilen är också isolerad så att strömkretsen inte sluts via denna.Figure 1 schematically shows a longitudinal section through the rear part of a cannon comprising a barrel 1 with a combustion chamber 2, a projectile 3 and an accompanying compact propellant charge 4. Two busbars 5 and 6 form a rail cannon configuration and are arranged diametrically opposite each other in the barrel and run axially along its inside. At their rear ends (towards the rear of the cannon) the rails are provided with devices 7 and 8 for connection to a current source 12 arranged outside the cannon, e.g. a pulsed power plant. Figure 2 shows in a cross section through the barrel how the rails can be arranged in the barrel wall. The rails are insulated from the barrel and the inner surface of the barrel between the rails is also insulated. Alternatively, the fire tube in its entirety may be made of an electrically non-conductive material, e.g. a fiber composite or ceramic. The projectile is also insulated so that the circuit is not closed via it.
Figur 1 visar pågående förbränning av drivladdningen och i figur 3 visas en detaljvy av området kring den brinnande laddningen. 9 betecknar den elektriskt ledande för- bränningszonen närmast krutytan. Drivladdningen 4 och de förbrända krutgaserna 10 saknar eller har låg elektrisk ledningsförmåga i förhållande till förbränningszonen 9.Figure 1 shows the ongoing combustion of the propellant charge and Figure 3 shows a detailed view of the area around the burning charge. 9 denotes the electrically conductive combustion zone closest to the powder surface. The propellant charge 4 and the combusted gunpowder gases 10 lack or have low electrical conductivity relative to the combustion zone 9.
Utskjutningsanordningen fungerar på följande sätt: Normalt startas framdrivningen med hjälp av en stillastående laddning i kanonens brännkammare 2. Den medföl- jande laddningen kan vara isolerad på bakplanet för att tändas något senare i en vald position i eldröret, eller så kan den tändas direkt via laddningen i brännkamma- fen.The launching device works as follows: Normally the propulsion is started by means of a stationary charge in the cannon's combustion chamber 2. The supplied charge can be isolated on the rear plane to be ignited a little later in a selected position in the barrel, or it can be ignited directly via the charge in the combustion chamber.
När den medföljande laddningen tänds senare kan detta ske elektriskt med en tändanordning på laddningen som initieras genom Strömtillförsel genom strömske- 10 15 20 25 30 35 507 776 norna. Skenorna kan börja en bit fram i eldröret och vara spänningssatta i förväg varvid tändningen sker helt automatiskt i en position som bestäms av skenornas placering. Så snart laddningen börjar brinna genereras en elektriskt ledande för- bränningszon 9 och förbränningen förstärks genom strömmatning genom zonen.When the supplied charge is ignited later, this can be done electrically with an ignition device on the charge initiated by Power supply through the power strips. The rails can start some distance in front of the barrel and be energized in advance, the ignition taking place completely automatically in a position determined by the location of the rails. As soon as the charge starts to burn, an electrically conductive combustion zone 9 is generated and the combustion is amplified by current supply through the zone.
När den medföljande laddningen brinner redan då den når fram till skenorna startas den förstärkta framdrivningen enligt uppfinningen på motsvarande sätt i en vald position i eldröret genom Strömtillförsel genom skenoma. När skenorna är spän- ningsatta i förväg bestäms startpositionen av skenornas placering.When the accompanying charge burns already when it reaches the rails, the amplified propulsion according to the invention is started in a corresponding manner in a selected position in the fire tube by current supply through the rails. When the rails are pre-tensioned, the starting position is determined by the location of the rails.
Skenorna 5 och 6 spänningssätts genom den till kontaktdonen 7 och 8 anslutna strömkällan. Strömkretsen sluts via förbränningszonen 9 och en armaturström l genomströmmar förbränningszonen och skenorna 5 och 6 såsom visas med pilar i figur 3. Armaturströmmen l går genom själva förbränningszonen varvid värmet från den elektriska effektutvecklingen verkar där den gör störst nytta, dvs värmer den ännu inte förgasade drivmedelsytan. Genom att krutets förbränningshastighet är tryck- och temperaturberoende, uppnås en förbränningshastighetshöjande effekt.The rails 5 and 6 are energized through the current source connected to the connectors 7 and 8. The circuit is closed via the combustion zone 9 and a luminaire current 1 flows through the combustion zone and the rails 5 and 6 as shown by arrows in figure 3. The luminaire current 1 passes through the combustion zone itself whereby the heat from the electrical power development acts where it does most good. . Because the powder's combustion rate is pressure and temperature dependent, a combustion rate increasing effect is achieved.
Dessutom ger det elektrotermiska energitillskottet en högre temperatur och därmed högre tryck hos de förbrända gaserna. Magnetfälten som omger de strömgenom- flutna ledarna samverkar och ger upphov till en Lorenztkraft FL, som trycker för- bränningszonen mot den brinnande ändytan och ökar trycket i förbränningszonen samtidigt som den ger en extra framdrivande kraft på projektil och laddning.In addition, the electrothermal energy supplement provides a higher temperature and thus higher pressure of the combusted gases. The magnetic fields surrounding the current-conducting conductors interact and give rise to a Lorenztkraft FL, which presses the combustion zone against the burning end surface and increases the pressure in the combustion zone while giving extra propulsive force to the projectile and charge.
Förbränningen av drivladdningen kan styras för erhållande av bästa prestanda genom att strömmen till skenorna varieras. Företrädesvis utgörs strömkällan 12 av en anläggning för pulsad kraft, som kan producera olika pulskaraktärer, dvs. pul- sens amplitud, form och varaktighet kan varieras.The combustion of the propellant charge can be controlled to obtain the best performance by varying the current to the rails. Preferably, the current source 12 is constituted by a pulsed force plant which can produce different pulse characteristics, i.e. the pulse amplitude, shape and duration can be varied.
Exempel på några rälskanonkonfigurationer som kan användas i uppfinningen visas i figurerna 4-10. Figur 4 visar en enkel rälskanonkonfiguration med två parallella strömskenor 5 och 6, vilka förbinds av en armatur 13, tex. ett plasma. När en ström I matas genom skenorna samverkar magnetfâlten kring de strömgenomflutna ledarna och ger upphov till en Lorentzkraft FL på armaturen.Examples of some rail cannon configurations that can be used in the invention are shown in Figures 4-10. Figure 4 shows a simple rail cannon configuration with two parallel busbars 5 and 6, which are connected by a luminaire 13, e.g. a plasma. When a current I is fed through the rails, the magnetic fields interact around the current-conducting conductors and give rise to a Lorentzkraft FL on the luminaire.
Figur 5 visar ett snitt genom ett eldrör 1 med inbyggda strömskenor 5 och 6 som bildar en enkel rälskanonkonfiguration i ett kvadratiskt lopp. Figur 6 visar motsva- rande snitt genom ett eldrör med cylindriskt lopp och figur 7 ett snitt genom ett eld- rör med cylindriskt lopp och dubbla par strömskenor. 5Û7 776 10 Figur 8 visar ett exempel på en konfiguration för en s.k. förstärkt rälskanon. Ström- ledarna äri detta fall dragna så att man får flera ledare med samma strömriktning på vardera sidan om armaturen och därigenom ett förstärkt magnetfält.Figure 5 shows a section through a fire tube 1 with built-in busbars 5 and 6 which form a simple rail cannon configuration in a square barrel. Figure 6 shows the corresponding section through a barrel with a cylindrical barrel and Figure 7 a section through a barrel with a cylindrical barrel and double pairs of busbars. Figure 8 shows an example of a configuration for a so-called reinforced rail cannon. The current conductors in this case are drawn so that you get several conductors with the same current direction on each side of the luminaire and thereby a reinforced magnetic field.
Figur 9 visar en koaxiell rälskanonkonfiguration och figur 10 visar ett snitt genom ett eldrör 1 med en sådan rälskanonkonfiguration. Ett strömskenepar bildas i detta fall av en rörformad skena 5, som bildar eldrörets lopp, och en andra skena 6, som är anordnad centralt i loppet, koaxiellt med den rörformade skenan.Figure 9 shows a coaxial rail cannon configuration and Figure 10 shows a section through a barrel 1 with such a rail cannon configuration. A pair of busbars is formed in this case by a tubular rail 5, which forms the barrel of the barrel, and a second rail 6, which is arranged centrally in the barrel, coaxial with the tubular rail.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9604356A SE507776C2 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Method for amplifying and controlling combustion of end-burning secondary drive charge in barrel weapon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9604356A SE507776C2 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Method for amplifying and controlling combustion of end-burning secondary drive charge in barrel weapon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9604356L SE9604356L (en) | 1998-05-28 |
| SE507776C2 true SE507776C2 (en) | 1998-07-13 |
Family
ID=20404771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9604356A SE507776C2 (en) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Method for amplifying and controlling combustion of end-burning secondary drive charge in barrel weapon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE507776C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073665A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Totalförsvarets Forskningsinstitut | Method and device for electricallz controlling the burning of a propellant charge |
-
1996
- 1996-11-27 SE SE9604356A patent/SE507776C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073665A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Totalförsvarets Forskningsinstitut | Method and device for electricallz controlling the burning of a propellant charge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9604356L (en) | 1998-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7926257B1 (en) | Advanced pulsed plasma thruster with high electromagnetic thrust | |
| EP0876663B1 (en) | Apparatus for generating a plasma | |
| JPS58148398A (en) | Electromagnetic projectile firing machine | |
| SE9402148L (en) | Ways to electrically initiate and control the combustion of a drive charge and drive charge | |
| JPS59119199A (en) | Projectile launcher with electromagnetic type launcher section | |
| AU682951B2 (en) | Plasma generator for electrothermal gun cartridge | |
| US4913030A (en) | Electromagnetic gun | |
| Whitmore et al. | High Voltage Breakdown and Arc-Tracking Mechanism of Thermoplastics with Applications to Hybrid Rocket Arc-Ignition | |
| GB2217821A (en) | Electrothermal projectile. | |
| SE507776C2 (en) | Method for amplifying and controlling combustion of end-burning secondary drive charge in barrel weapon | |
| SE513468C2 (en) | Plasma burner device for electrothermal and electrothermal chemical gun systems | |
| US4924750A (en) | Electromagnetic launcher with improved current commutating switch performance | |
| US3712227A (en) | Electrically controlled solid rocket ignition system | |
| US7059249B2 (en) | Transverse plasma injector ignitor | |
| US5094141A (en) | Arrangement for accelerating a projectile through a plasma | |
| US4944212A (en) | Magnetic advanced hybrid rail gun | |
| SE507777C2 (en) | Artillery shell firing method | |
| US7073447B2 (en) | Electro-thermal chemical igniter and connector | |
| JPH028695A (en) | Electromagnetic firing method and device | |
| EP3433567B1 (en) | Gas generating system | |
| US5183957A (en) | Method and construction for control of current distribution in railgun armatures | |
| SE536256C2 (en) | Repeatable plasma generator and method therefore | |
| US3338134A (en) | Electromotive force rocket motor initiator | |
| RU2183311C2 (en) | Coaxial accelerator | |
| SE532627C2 (en) | Plasma generator for electrothermal chemical weapons system including improved connectors and method for preventing electrical generator contact from breaking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |