AT15795U1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschoßen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschoßen, wobei als Treibmittel ein Fluid Verwendung findet, z. B. ein Gas oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise jedoch ein flüssiges Medium, welches mit hoher Geschwindigkeit auf ein Geschoß geleitet wird, welches sich in einem Rohr einer Kanone, eines Gewehres oder eines Revolvers bzw. einer Maschinenpistole befindet. Ziel der Erfindung ist einen Entwicklungssprung in der Wehrtechnik bzw. Waffentechnik zu setzen, wobei die Geschoße mittels eines Fluids, vorzugsweise einer Flüssigkeit derart beschleunigt werden, dass Abschussgeschwindigkeiten vo von 3000 bis zu 10 000 m/s ermöglicht werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Fluid - vorzugsweise eine Flüssigkeit - mittels eines oszillierenden, hydraulischen Differentialkolbens angesaugt wird und anschließend über ein Rückschlagventil mit hoher Geschwindigkeit in das Abschussrohr gepresst wird, in welcher sich das zu beschleunigende Geschoß befindet. Damit sich der Differentialkolben rasch hin- und her bewegen kann, fördert eine Hydraulikpumpe permanent Öl in den Kolbenraum, wobei gleichzeitig die Kolbenstange des Differentialkolbens mit einem ständig gefüllten Gasdruckkolben in Verbindung steht, wobei sich der Differentialkolben (16), der Gasdruckspeicher (21) und das Geschützrohr (1) in einer Achse befinden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUM BESCHLEUNIGEN VON HOCHGESCHWINDIGKEITSGESCHOSSEN

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsge-schoßen, wobei als Treibmittel ein Fluid Verwendung findet, also ein Gas oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise jedoch ein flüssiges Medium, z.B. Wasser, welches mit hoher Geschwindigkeit auf ein Geschoß geleitet wird, welches sich in einem Rohr einer Kanone, eines Gewehres, einer Pistole bzw. Revolvers oder einer Maschinenpistole befindet.

[0002] Die herkömmlichen Kanonen oder Gewehre verwenden als Treibladung pulverförmige Sprengstoffe, welche nicht nur den Nachteil haben, dass sie bei der Explosion laut sind und ein Mündungsfeuer erzeugen und somit leicht zu orten sind, sondern dass auch die Abschussgeschwindigkeiten vo relativ klein sind, also bei Kanonen bis max. ca. 1500 m/sec.

[0003] Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt einen Entwicklungssprung in der Wehrtechnik bzw. Waffentechnik zu setzen, wobei die Geschoße mittels eines Fluids, derart beschleunigt werden, dass Abschussgeschwindigkeiten vo von 2000 bis zu 10 000 m/s ermöglicht werden.

[0004] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Fluid - vorzugsweise eine Flüssigkeit, z.B. Wasser - mittels eines oszillierenden, hydraulisch betätigten Differentialkolbens angesaugt wird und anschließend über ein Rückschlagventil mit hoher Geschwindigkeit in das Abschussrohr gepresst wird, in welcher sich das zu beschleunigende Geschoß befindet. Damit sich der Differentialkolben rasch hin- und her bewegen kann, fordert eine Hydraulikpumpe permanent Öl in den Kolbenraum, wobei gleichzeitig die Kolbenstange des Differentialkolbens mit einem ständig gefüllten Gasdruckkolben in Verbindung steht.

[0005] Aus der AT-PS 412 509 (BROSOWITSCH/DRASKOVITS) ist bereits eine Kanone für Hochgeschwindigkeitsgeschoße bekannt, eine so genannte "hydro- powered-gun", bei welcher als Treibmittel eine unter Hochdruck stehende Flüssigkeitssäule, z.B. Wassersäule Verwendung findet, welche in portionierter Form, nach Öffnen eines hydraulischen Vorsteuerventiles direkt auf ein zu beschleunigendes Geschoß geleitet wird. Der Nachteil bei dieser Konstruktion ist, dass nicht erkennbar ist wie die Kanone geladen wird, bzw. wie ein „Dauerfeuer“ erreicht werden soll. Nachteilig bei dieser bekannten Bauart ist ferner, dass das Hochdruckwasser in einem eigenen externen Druckumsetzer erzeugt werden und über eine Reihe von Steuerventilen zur Kanone geleitet werden muß, wodurch eine hoher Druck- und Zeitverlust erfolgt.

[0006] Wie in Fig. 1a der AT-PS 412 509B dargestellt wird eine verstellbare Hydraulikpumpe 2a mittels eines Verbrennungsmotors 1a, z.B. eines Dieselmotors eines Fahrzeuges oder auch eines Elektromotors, angetrieben. Die Hydraulikpumpe 2a besitzt einen sogenannten Druckabschneider 2aa, welcher den eingestellten maximalen Hydraulikdruck ständig konstant regelt.

[0007] Das heißt, die Hydraulikpumpe 2a fordert nur gerade soviel Öl als zur Auffechterhaltung des Druckes gefordert ist. Über ein 4/2-Wegeventil 3a wird ein sogenannter Druckumsetzer 7a in hin- und hergehende, oszillierende Bewegung versetzt. Dieser Druckumsetzer 7a besitzt einen doppelt wirkenden Wasserkolben 8a, welcher das vom Wassertank 10a über einen Filter 11a angesaugte Wasser auf Hochdruck bringt, zB. einigen 100 bar. Der Druckumsetzer 7a weist Saug- und Druckventile 9a,9aa,9ab,9ac auf, wodurch es ermöglicht wird, das Hochdruckwasser konstant zu fördern. Das Hydraulikventil 3a weist zur Dämpfung des Umschaltdruckschlages einen Speicher 5a auf. Zur Konstanthaltung der Druckschwankungen weist der Druckumsetzer 7a ebenfalls einen Druckspeicher 6 auf. Über eine Kupplung 13a wird mittels einer Hochdruckschlauchleitung 12a das Wasser zur erfindungsgemäßen Kanone 14a gefordert und tritt im Bereich 15 in das Geschütz ein. Das Geschütz 14a weist nun einen Differentialkolben 16a auf, welcher das Hochdruckwasser in Höchstdruckwasser von einigen 1000 bar vorspannt und durch die nachfolgend beschriebenen Einrichtungen in den Geschützlauf geleitet wird.

[0008] Um nun die Nachteile dieser bekannten Konstruktion zu umgehen, wird erfindungsge- mäß vorgeschlagen, dass das Fluid - vorzugsweise eine Flüssigkeit - wie an sich bekannt -mittels eines oszillierenden, hydraulischen Differentialkolbens angesaugt und anschließend über ein Rückschlagventil und einem Ladeblock mit hoher Geschwindigkeit in das Abschussrohr gepresst wird, in welcher sich das zu beschleunigende Geschoß befindet, wobei die Beschleunigung vorwiegend durch den dynamischen Druck des Fluids pdyn = v2*q/2 erfolgt und ein Arbeitszylinder, in welchem sich ein Differentialkolben mit zwei Durchmessern (D,d) befindet, ständig mittels einer Hydraulikpumpe mit Drucköl versorgt wird, wobei gleichzeitig z.B. ein hydraulisches Ventil, welches auch als Rotorventil ausbildbar ist, die beiden Zylinderräume abwechselnd schließt und verbindet und ein Gasdruckspeicher die durch die Pumpe gelieferte Druckenergie mittels des mit der Kolbenstange des Differentialkolbens verbundenen Gasdruckkolbens an das Geschoß überträgt und wobei während der oszillierenden Bewegung des Differentialkolbens ständig Flüssigkeit oder ein anderes Fluid vom Tank nachgesaugt wird, wobei sich der Differentialkolben, der Gasdruckspeicher und das Geschützrohr in einer Achse befinden.

[0009] Die Beschleunigung des Geschosses erfolgt hauptsächlich durch den dynamischen Druck der Flüssigkeit bzw. des Fluids, also durch pdyn = (q/2)*w2, wobei w die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ist. Nach der Energiegleichung von Bernoulli setzt sich der Gesamtdruck aus dem statischen und dem dynamischen Druck (Staudruck) zusammen, so dass pges = pstat + pdyn. Da die Flüssigkeit bereits mit hoher Geschwindigkeit in das Kanonenrohr strömt, ist der statische Druck im Rohr gering bzw. sogar negativ, da die Gesamtenergie in Bewegungsenergie umgewandelt wird, wenn man von den Strömungsverlusten absieht. Nur mit Hilfe des dynamischen Druckes ist es also möglich eine derart hohe Geschwindigkeit der Ge-schoße zu erreichen. Allerdings ist der statische Druck im Differentialkolben 16 der als Presszylinder ausgebildet ist, sowie in den nachfolgenden Bauelementen und dem Ladeblock 3 extrem hoch, da zu Beginn der Beschleunigung das Geschoß die Geschwindigkeit Null aufweist. Erst beim Beschleunigungsvorgang sinkt mit der Geschwindigkeit der statische Druck und der dynamische Druck steigt, da die Gesamtenergie konstant sein muss.

[0010] Nachfolgend sollen nun einige Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung aufgelistet werden: [0011] - keine Verwendung von Pulver; damit keine Explosionsgefahr der gelagerten Patronen bei einem feindlichen Treffer; [0012] - keine Überhitzung des Kanonenrohres möglich, dadurch hohe Kadenzen erreichbar; [0013] - keine Auswurfeinrichtung für die Patronenhülsen erforderlich; [0014] - als Treibmittel dient Hochdruckwasser, das Gewicht mitzuführender Hülsen bzw. des

Pulvers entfällt; [0015] - damit geringer Platzbedarf, da nur die Geschoße mitzuführen sind; [0016] - die Geschoßenergie wird von einem Verbrennungsmotor oder Akkumulator geliefert; [0017] - an einem Fahrzeug, beispielsweise Raupenfahrzeug, kann auch die vorhandene

Hydraulikanlage zum Betreiben der Kanonen Verwendung finden; [0018] - auch mehrere Kanonen und Gewehre können von einer Hydraulikanlage gleichzeitig bedient werden; [0019] - umweltfreundlich im Übungsbetrieb; [0020] - geräuscharm, da kein Explosionsknall; [0021] - wirtschaftlich im Einsatz; geringe Betriebskosten; [0022] - Wasser als Treibmittel ist billig und kann leicht überall vor Ort beschafft werden; [0023] - hohe Schussanzahl bei relativ geringem Wasserverbrauch; [0024] - kein Mündungsfeuer sichtbar; auch bei Nacht nicht ortbar.

[0025] Das Geschoß gleitet durch den entstehenden Aquaplaning-Effekt praktisch reibungslos durch das Rohr, wobei darüber hinaus durch die Entstehung der Kavitation während des Abschussvorganges im Rohr, das Geschoss von einer Kavitationsblase umgeben ist. Es ist auch bereits bekannt Torpedos im Wasser mit über 1000 m/sec abzuschießen und weiter zu lenken, welches strömungstechnisch nur durch die Bildung einer Kavitationsblase, welche das Torpedo umgibt möglich ist.

[0026] Bei der erfindungsgemäßen Kanone, dem Gewehr usw. müssen der Differentialkolben, die Hydraulikflüssigkeit, das Fluid und das Geschoß beschleunigt werden. Dies ist allerdings kein Nachteil, da die gesamte Bewegungsenergie auf das Geschoss übertragen wird. Damit nun der Differentialkolben möglichst rasch hin- und hergehen kann, ist er gleichzeitig als Teil des Öltanks ausgebildet und in diesem integriert, wobei beim Öffnen des Abschussventiles das Öl auf die Rückseite des Differentialkolbens gesaugt wird. Dadurch ist eine besonders rasche Kolbenbewegung möglich. Gleichzeitig stellt sich damit auch der Effekt ein, dass durch die rückströmende Olmenge, welche sich genau in entgegengesetzte Richtung wie das Geschoß und der Kolben bewegt, der Rückstoß stark kompensiert wird. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kanone, des Gewehres bzw. des Revolvers od. der Pistole ist also nicht nur, dass die Waffe lautlos und ohne Mündungsfeuer arbeitet, sondern, dass auch der Rückstoß sehr gering ist, wodurch besonders bei Dauerfeuer die Zielgenauigkeit erhöht wird.

[0027] Da im Abschussrohr nur ein geringer Druck herrscht, fallweise sogar ein Unterdrück entsteht, können die einzelnen Geschoße rasch zugeführt werden, bzw. werden die Geschoße mittels eines zylinderförmigen Stangenmagazins, welches im rechten Winkel zur Achse des Abschussrohres hydraulisch oder mechanisch hin- her bewegt wird, eingebracht. Das Ventil, welches die Druck- und Saugseite des Differentialkolbens jeweils öffnet und schließt ist z.B. als Rotorventil ausgebildet, d.h. ein hydraulischer Ölmotor treibt die Ventilachse fallweise mit hoher Drehzahl an. Man kann daher eine Kadenz bis zu 100 Schuss pro Sekunde erreichen, besonders dann, wenn ein kleineres Kaliber z.B. 12mm verwendet wird. Bei den großen Kanonen könnten Kaliber bis zu von 500 mm Verwendung finden. Allerdings ist es sinnvoller wegen des hohen Energiebedarfes, Kanonen mit kleinerem Kaliber, z.B. Zoll-Geschoße (25,4mm) zu bauen. Die „abgefeuerten“ Geschoße können auch mit einer eigenen Sprengladung versehen sein, z.B. mit Aufschlagzünder, obwohl durch die hohe Geschwindigkeit das Geschoß selbst am Ziel auch ohne Sprengladung explosionsartig zerbirst und seine Energie als Druckwelle im Zielkörper verbreitet. Durch die hohe Abschussgeschwindigkeit von z.B. über 3000 m/sec ist es erstmals möglich mit einer Kanone auch hochfliegende Kampfflugzeuge zu eliminieren, welche in einer Höhe von 15 bis 30 km ihren Einsatzbereich haben.

[0028] Anhand einer beispielsweisen Ausführung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand einer Kanone näher beschrieben.

[0029] Fig. 1 zeigt ein Geschützrohr 1, welches als gezogenes Rohr mit einem Drall 1a ausge führt ist. Das Rohr ist mit der Verschraubung 2 an einem quaderförmigen Ladeblock 3 angeschraubt, in welchem sich in definierter hin- und hergehender Bewegung das Magazin 4, welches die Geschoße 5,5a,5b,5c,5d trägt, befindet. Das Magazin 4 besteht z.B. aus einer verchromten zylindrischen Stange, welches über seine gesamte Länge Querbohrungen, zur Aufnahme der Geschosse 5,5a,5b,5c,5d trägt. Die Bewegung des Magazins 4 erfolgt jeweils um die Ladestrecke s, bis zum Ende der Stange 4, welche beliebig lang sein kann und sich z.B. waagrecht bewegt und sich nach der Entladung in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei das Magazin 4 bereits wieder geladen wurde. Diese Bewegung kann hydraulisch, elektrisch (mit Wegaufnehmer) oder mechanisch erfolgen und ist mit dem Ventil, z.B. einem Rotorventil 27 zu synchronisieren. Der Ladeblock 3 ist weiters mit einem Rückschlagventil 6 verbunden, welches zu einem T-Stück 7 führt. Vom T-Stück 7 führt eine Leitung 9 über das Rückschlagventil 8 zum Flüssigkeitstank 10, der eine Flüssigkeit 12 beinhaltet, vorzugsweise Wasser, welches mit einer Ölemulsion und einem Frostschutzmittel versehen ist. Der Tank 10 kann auch mit Gasdruck über den Anschluss 13 beaufschlagt werden. Das T-Stück 7 ist mit seinem Anschluss 7a mit dem Differentialzylinder 15 verbunden, der gleichzeitig als Öltank dient und der den Differentialkolben 16 trägt, welcher die beiden Durchmesser d und D auf weist. Der Differentialkolben 16 weist an seinem hinteren Ende den gleichen Durchmesser d auf und ist an seiner hinteren Seite mit dem permanent geladenen Gasdruckkolben 20 verbunden. Der Zylinder 15 besteht aus zwei Zylinderrohren 18 und 18a, welche eine feststehende Kolbenführung 19 einklemmen. Der Kolben 16a teilt den Hydraulikzylinderraum in zwei Räume 24 und 25. Eine Hydraulikpumpe 23 mit dem Motor 23a fordert ständig Öl in den Raum 25 und saugt gleichzeitig dieses vom Raum 24 ab, wodurch sich der Differentialkolben 16 nach rechts verschiebt, wobei sich gleichzeitig das Rotorventil 27 in Sperrsteilung befindet. Der Gasdruckkolben 20 komprimiert dabei gleichzeitig das Gas (vorzugsweise Stickstoff), welches sich im Gasraum 21 befindet und erstmalig über das Ventil 22 mit einem bestimmten Druck eingefüllt wird -welcher auch regelbar ist - wobei der Raum 21 als Gasdruckspeicher dient. Die Bohrung 18b ist eine Entlüftungsbohrung. Dreht sich nun das Rotorventil 27, welches mit Hilfe eines Motors 28 in Rotation versetzt wird weiter, so öffnet sich das Rotorventil 27 und das Öl wird vom Raum -25- in den Raum 24 gedrückt. Dabei schießt der Differentialkolben 16 angetrieben durch den Gasdruck nach links und presst die Flüssigkeit, welches sich im kleineren Raum 31 befindet nach vor und strömt mit hoher Geschwindigkeit zum Ladeblock 3 um das Geschoss 5 im Wesentlichen durch den dynamischen Druck pdyn zu beschleunigen. Im Raum 31 ist der Wasserdruck um den Faktor D2/d2 höher als im Gasdruckraum 21.

[0030] Dadurch dass das Öl auf der einen Seite gedrückt und auf der anderen Seite 24 gleichzeitig ansaugt wird, ist es erstmals möglich eine sehr schnelle Bewegung des Differentialkolbens 16 zu erreichen. Das in den Raum 24 strömende Öl wirkt gleichzeitig dem Rückstoßimpuls entgegen, wodurch der Rückstoß stark vermindert wird. Schließt nun das Ventil 27 wieder, bewegt die permanent laufende Pumpe 23 (welche mit einem Überdruckventil 26 versehen ist) den Differentialkolben 16 wieder zurück, wobei über die Leitung 9 gleichzeitig die Flüssigkeit 12 vom Tank 10 angesaugt wird.

[0031] Fig. 2 zeigt die Kanone in Teilansichten von oben. Der Ladeblock 3 führt das taktweise hin- und hergehende Magazin 4 mit den eingeschobenen Geschoßen 5,5a,5b,5c,5d, die im Wesentlichen nur aus einem aerodynamsch geformten zylindrischen Metallteil bestehen, z.B. Stahl oder Kunststoff (Fig. 3). Der Ladeblock 3 weist Dichtungen 30,30a auf, welche jedoch keinem hohen Druck standhalten müssen, da sich in diesem Bereich bereits geringer Druck bzw. ein Unterdrück befindet. Das Magazin 4 kann auch als Trommelmagazin oder Scheibenmagazin ausgebildet sein.

[0032] Damit ist ein erfindungsgemäßes Beispiel beschrieben, wobei natürlich viele weitere Varianten im Rahmen der Grundidee denkbar sind. Für den Bau eines Gewehres od. einer Maschinenpistole bzw. Pistole wird die Ausführung klein und kompakt ausfallen müssen, wobei die Energie auch von einem Akkumulator lieferbar ist. Selbstverständlich ist es auch möglich anstelle einer Flüssigkeit auch nur mit Luft oder einem Gas zu schießen, wobei natürlich die Leistung des Geschützes wesentlich verringert werden wird. Als Geschütz ist das Gerät in beliebiger Weise einsetzbar, z.B. auf einem Flugzeug, auf Schiffen - wobei auch Meerwasser als Fluid Verwendung finden kann - auf Panzer oder Lastkraftwagen oder als stationäres Geschütz, allseitig schwenkbar. Verschiedene Ladedrücke im Druckraum 21 mit Hilfe einer elektronischen Steuerung erlauben die erforderliche Schussweite stufenlos zu regeln. Weiters können auch Zieleinrichtungen, wie Laser, Infrarotgeräte usw. zusätzlich adaptiert werden.

[0033] Da im Geschützrohr 1 unter bestimmten Voraussetzungen ein Unterdrück herrscht, kann das Rohr 1 auch aus Kunststoff gefertigt sein, allerdings für weniger hohe Anforderungen. An Stelle eines Stangenmagazins 4 könnte auch - wie erwähnt - ein Ring- oder Revolvermagazin Verwendung finden, also einen Kreisring mit Bohrungen für die Aufnahme der Geschosse 5. Durch die Methode ein Fluid (also ein Gas oder eine Flüssigkeit) zum Beschleunigen eines Geschosses zu verwenden, kann die erfindungsgemäße Kanone auch als „Fluid Powered Gun“ bezeichnet werden. Selbstverständlich kann Einzelschuss oder „Dauerfeuer“ abgegeben werden, je nachdem in welchem Modus das Ventil 27 geschaltet ist.

[0034] Die Kadenz braucht bei der gegenständlichen Waffe nicht so hoch zu sein, wie bei herkömmlichen Geschützen, da infolge der hohen Geschwindigkeit die kinetische Energie des

Geschoßes mG.v2/2 in Nm oder Joule [=kg.m2/s2] weit höher liegt.

[0035] Fig. 3 zeigt eine beispielsweise Ausführung eines Geschoßes 5, mit einem Durchmesser d, welches am hinteren Ende eine Ausnehmung 40a aufweist. Als Beispiel sei angeführt ein Zoll-Geschoß mit 0,4 kg Gewicht und einer Beschleunigung auf v0‘=4000 m/s, in der Annahme, dass die Beschleunigungskraft konstant wirkt. v0‘=k.v0, wobei k das Verhältnis von d2/do2 darstellt. do...Laufdurchmesser.

[0036] Fig. 4 zeigt ein beispielsweises Panzerfahrzeug -wie an sich bekannt- mit schwenk- und drehbaren Kanonen 70a, 71a. An einem Fahrzeugrahmen 61a befindet sich das Kettenantriebsrad 66a, sowie die Laufrollen 63a,64a, welche an einer Wippe 65a befestigt sind. Der geschoßabweisende Aufbau 80a trägt nun die beiden Kanonen 70a,71a, welche sowohl um eine senkrechte Achse drehbar sind, mit Hilfe der Drehkränze 76a,77a, als auch in einer senkrechten Ebene durch Lagerung mittels eines Gelenkviereckes 72a,73a,74a,75a. Das Gelenkviereck 72a,73a,74a,75a ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass im Bereich der waagrechten Schussabgabe, der Momentanpol M oberhalb des Geschützes zu liegen kommt. Dadurch wird erreicht, dass die Richtungsänderung des Geschützrohres 19a, welche aufgrund der Rückstoßkraft auf das Fahrzeug nach oben erfolgt, automatisch wiederum nach unten kompensiert wird und zwar durch die Drehung des Geschützes um den Momentanpol M, sodass das Geschützrohr 19a im Wesentlichen seine Zielposition beibehält, die Treffsicherheit damit also verbessert werden kann. Das Gelenkviereck 72a,73a,74a,75a weist nun hydraulische Schwenkmotoren 68a,69a auf, welche die rasche Verstellung der Kanone in der senkrechten Ebene bewirken. Darüber hinaus können die Lenker 78a,79a des Gelenkviereckes zur Wasserzu- bzw. -abfüh-rung über Drehgelenke 15a Verwendung finden. Weiters kann das Raupenfahrzeug mit einer kugelsicheren Kuppel 67a ausgerüstet sein. Der Wassertank 10a und die gesamte Hydraulikanlage sind im Raupenfahrzeug integriert. Da das Raupenfahrzeug sowieso eine hydraulische Antriebseinrichtung aufweist, könnte diese Antriebshydraulik auch für den Betrieb der Geschütze 70a,71a Verwendung finden. Damit ist also im Wesentlichen ein Fahrzeug beschrieben, welches sehr leicht und wendig ausgeführt werden kann, wobei dessen Kanonen 70a,71a sehr effektiv und rasch einsetzbar sind.

[0037] Die Fig. 6 zeigt ein Diagramm der Abhängigkeit der Geschoßgeschwindigkeit vom Wasserdruck in bar. Wie auf dem Diagramm erkennbar, ist ein maximaler Wasserdruck von rund 6000 bar eingezeichnet. Die Geschoßgeschwindigkeit wird dabei nach der bekannten Formel: vO = 200.p ermittelt. V0 in m/sec; p in bar. Der Flüssigkeitsdruck kann allerdings auch noch wesentlich höher sein, z.B. auch bis zu 100 000 bar, falls eine entsprechend hohe Abschussgeschwindigkeit gefordert ist. Der Schießdruck bzw. vO ist abhängig vom Verhältnis der Durchmesser D:d. Ist z.B. d=D/10 ist die Drucksteigerung Gas zu Wasser 1:100.

[0038] Dieses Diagramm dient auch zur Steuerung der Schussweite, welche ja bei gegebenem Abschusswinkel von der Geschoßgeschwindigkeit und somit dem Flüssigkeitsdruck abhängig ist.

[0039] Die erforderliche Geschoßgeschwindigkeit z.B. zum Durchschlagen einer Stahlplatte errechnet sich nach der Formel von DE MARRE: [0040] Verf. =1,53.[(dA0,75)/mGA0,5].sA0,7 in m/s [0041] s...Stahlplattendicke in [dm]; mG...Geschoßmasse in kg; d...Geschoßdurchmesser in [dm].

[0042] Allerdings stehen die Anfangsgeschwindigkeit und das Geschützgewicht in einem Zusammenhang, da bei hoher vo auch ein entsprechend hoher Rückstoß erfolgt. Die Mündungsenergie Em kann nach der Formel Em =G.vo2/2g=z.W ein Wert dafür sein, wie schwer in etwa das Geschütz sein soll.

[0043] W...Geschützgewicht in kg, G...Geschoßgewicht in kg. Der Wert z ist ein Erfahrungswert und variiert je nach Geschützart. Daher ist es notwendig bei Hochgeschwindigkeitsgeschützen diese auf schweren Geräten oder Fahrzeugen zu positionieren.

[0044] Der Rückstoß ergibt sich auch dem Impulserhaltungssatz. Es muss sein: (mG+mT).vo=mW.vR. mW... Masse des Geschützes; vR... Rückstoßgeschwindigkeit. mT... Masse Treibladung (z.B.Wasser). Das Geschütz verhält sich wie ein Punkthaufen: Der Schwerpunkt ist vor dem Schuss, beim Schuss und nach dem Schuss immer in gleicher Position; das ist bei der Konstruktion zu berücksichtigen.

Claims (9)

1. Ansprüche

   1. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen, wobei - wie an sich bekannt - als Treibmittel ein Fluid Verwendung findet, also ein Gas oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise jedoch ein flüssiges Medium, z. B. Wasser, welches mit hoher Geschwindigkeit auf ein Geschoss geleitet wird, welches sich in einem Rohr einer Kanone, eines Gewehres oder eines Revolvers bzw. einer Maschinenpistole befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (12) mittels eines oszillierenden, hydraulischen Differentialkolbens (16) angesaugt wird und anschließend über ein Rückschlagventil (6) und einem Ladeblock (3) mit hoher Geschwindigkeit in das Abschussrohr (1) gepresst wird, in welcher sich das zu beschleunigende Geschoß (5) befindet, wobei die Beschleunigung vorwiegend durch den dynamischen Druck des Fluids pdyn = v2*q/2 erfolgt und ein Arbeitszylinder (15) in welchem sich ein Differentialkolben (16) mit zwei Durchmessern (d,D) befindet, ständig mittels einer Hydraulikpumpe (23) mit Drucköl versorgt wird, wobei gleichzeitig z.B. ein hydr. Ventil (27), welches auch als Rotorventil ausbildbar ist, die beiden Zylinderräume (24,25) abwechselnd schließt und verbindet und -wie an sich bekannt - ein Gasdruckspeicher (21) die durch die Pumpe (23) gelieferte Druckenergie mittels des mit der Kolbenstange des Differentialkolbens (16) verbundenen Gasdruckkolbens (20) an das Geschoß (5) überträgt und während der oszillierenden Bewegung des Differentialkolbens (16) ein Fluid (12) vom Tank (10) nachgesaugt wird, wobei sich der Differentialkolben (16), der Gas-druckspeicher (21) und das Geschützrohr (1) in einer Achse befinden.
2. 2. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stangenmagazin (4) bzw. das Ring- bzw. Revolvermagazin mit dem Ventil (27) synchron geschaltet ist, sodass bei jeder Umdrehung des Ventils (27) - bei einer Ausbildung als Rotorventil - das Magazin (4) um den Vorschub (s) hydraulisch weitergeschaltet wird.
3. 3. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Nachvorgehen des Differentialkolbens (16) das Öl vom Raum (25) in den Raum (24) strömt, wobei gleichzeitig ständig die Hydraulikölpumpe (23) Öl nachpumpt.
4. 4. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (4) in einem Ladeblock (3) hydraulisch, elektrisch od. mechanisch hin- und her beweglich oder rotierend, als Revolversystem ausgebildet ist.
5. 5. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschütz an Luft- Wasser- oder Landfahrzeugen angeordnet ist.
6. 6. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Geschütze gleichen oder verschiedenen Kalibers an einem Fahrzeug angeordnet sind.
7. 7. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen, nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (27) auf Einzelschuss oder "Dauerfeuer" einstellbar ist.
8. 8. Verfahren zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkolben (16) und der Gasdruckkolben (20) im Arbeitszylinder (15) angeordnet sind und in einer Achse liegen.
9. 9. Vorrichtung zum Beschleunigen von Hochgeschwindigkeitsgeschossen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Differentialkolben (16a) und Gasdruckkolben (20) ein starrer Zwischenflansch (19) vorgesehen ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen