Rückstossfreies Geschütz mit Geschoss. Es sind rückstossarme Gesehätze bekannt geworden, bei denen im Patronenboden oder in den Seitenwänden der Patrone mittels einer leicht zerbrechlichen Masse verkleidete Öffnungen vorgesehen sind, welche beim Schuss nach Erreichen eines gewissen Gas druckes durchbrechen, wobei Teilchen dieser Verkleidungsmasse mit.
Pulvergasen und brennenden Pulverteilchen vermischt entge gengesetzt zur Richtung,- der Gesehossbewe- gung nach rückwärts abblasen und dabei den durch die Geschossbewegung verursachten Rückstoss auf das Geschütz ausgleichen.
Die dabei aufzuwendende Ladung zur Veraninde- rung des Riickstosses erreicht beträehtliche Werte, weil die Treibmittel in der kurzen zui- Verfügung stehenden Verbrennungszeit nui# unvollkommen veraasen, wodurch un kontrollierbare Druckschwankungen entstehen,
die ihrerseits die Ausströmgeschwindigkeit der Gase nach rückwärts und damit die Geschütz stabilität ungiinstig beeinflussen.
Das erfindungsgemässe, rückstossfreie Ge schütz mit. Geschoss und mit mindestens einer entgegengesetzt zur Gesehossbeweg2ing gerich teten Reaktionssehubdüse ist dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen Geschossboden und Treibladung ein Drosselorgan eingeschal tet ist, dessen Öffnung als Drossel zwischen dem höheren.
Verbrennungsdruck und dem diesem Zeitintervall zugeordneten niedrigeren Besehleuniungsdiuck auf dem Gesehossboden wirkt, während die Reaktionsselrubdüse, wel che unmittelbar nach Beginn der Ges choss- beweg-Lzng durch den Geschossboden freigelegt wird, dazu bestimmt ist, die zur Herstellung der Geschützstabilität notwendigen Gasmassen aus dem veränderlichen Raum zwischen Ge- schossboden und Drosselorgan nach rückwärts abzublasen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf der beiliegenden Zeich nung dargestellt, in welcher Fig. 1 das Geschütz mit eingesetztem Ge- schoss im Aufriss bzw. senkrechtem Schnitt zeigt; Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt. durch das Geschütz; Fig. 3 zeigt ein Detail; Fig.4 zeigt. eine Variante;
Fig. 5 zeigt. eine weitere Variante und Fig. 6, 7 zeigen je ein Gasdruckdiagramin. Beim Beispiel gemäss den Fig. 1 bis 3 ist in einer den Geschosskörper 3 tragenden. Pa tronenhülse 1 eine als Drosselorgan dienende Düse 2 vorgesehen, Die vordere Fläche 4 eines Flansches der Düse 2 stützt sich gegen einen Ansatz 5 des Patronenlagers 6 ab und wird durch diesen während des ganzen Schussv or- ganges in seiner Lage festgehalten.
Das Füh rungsband 7 des Geschosses findet. einen An schlag an der Düse 2. 8 ist. der Übergangs konus und 8' sind die Züge des Rohres 9 (Fig.2). Sobald sich das Geschoss in axialer Richtung bewegt, gibt das Führungsband 7 Gasauslassschlitze 10 frei, welche mit. dem Düsenvorraum 11 in Verbindung stehen, in welchem die Gasumlenkung nach rückwärts und schliesslich die Abblasung in der Schub düse 12 stattfindet. Mit 14 ist der kritische Querschnitt der Schubdüse 12 bezeichnet.
Das Geschoss wirkt also mit. seinem Führungsband 7 wie der Steuerkolben eines Verbrennungs motors. Die über die Schubdüse 12 nach rück wärts aLisströmendeGasmasse stellt das Gleich gewicht des Geschützes her, indem dabei der augenblickliche Geschossimpuls gleieh dem aus den Schubdüsen 12 ausströmenden Gasimpuls wird.
Der Querschnitt der Öffnung 15 der Düse 2 stellt eines von den Mitteln dar, wel ches den Gasdruck im Verbrennungsraum und die Gasdiirchflussmenge bestimmen, um über genügend Gas zur Abblasung nach rückwärts und zum Gesehossantrieb zu verfügen, wobei der Raum zwischen der Düse 2 und dem Ge- schossboden 16 sich entsprechend vergrössert.
Die Rohrmündung 18 trägt die Mündungs bremse 19, welche die Aufgabe hat, dureh Umlenkung der dem Geschoss folgenden Gase den. Rücklauf des Rohres abzubremsen und vor allem zu verhindern, dass die plötzliche Beschleunigung der hinter dem Geschoss die Mündung verlassenden Gase einen plötz lichen nach rückwärts gerichteten Stoss auf den Patronenboden 20 ausüben. Das Rohr 9 ist über die Wiege 21 mittels der Schild zapfen 22 im Schildzapfenlager 23 drehbar gelagert.
Die Wiege 21 (Fig.2) besitzt den Wiegenzylinder 25 und einen fest mit dem Wiegenzylinder 25 verbundenen Ring 2 welcher die Schildzapfen 22 aufnimmt.. Im Wiegenzylinder 25 ist eine . Stossausgleichs- feder 26 mit dem Teller 27 untergebracht, der mit. dem Rohr 9 fest verbunden ist. Das Schildzapfenlager 23 in der gabelförmigen Oberlafette 28 gestattet die Vertikalschwen kung des Rohres 9, dessen Wiegenzylinder 25 über den Drehpunkt 29 mit der Höhenricht- spindel 31 verbunden ist.
Die Höhenricht- vorrichtung 30 enthält ausserdem noch die Richtspindelmutter 32, welche mit. dem Ge lenk 32' mit dem Träger 33 in Verbindung steht. Da der Träger 33 fest mit. dem Ober lafettenrohr 37 und das Lager 34 fest mit dem Wiegenrohr 35 verbunden sind, kann man durch Drehung der Richtspindelmutter 32 auf das in den Schildzapfenlagern 23 ge lagerte Wiegenrohr 25 verschiedene Riehtun- gen in der Vertikalebene übertragen.
Die Achsen der Schildzapferila\"er '213 der Ober lafette 28 schneiden die Seelenaelise des Rohres 9 in der auch die auf einen Massen punkt vereinigt. gedachte Rohrmasse liegt. An die Vereinigung 35 der beiden Arme 28 der Oberlafette 28 schliesst sieh das Oberlafetten rohr 37 an, welches uni den Lagerzapfen 36 der Unterlafette 39 seitlich sehwenkbar ist, wobei mittels der Stellmutter 38 (las Spiel zwischen, Oberlafette und Unterlafette regu liert werden kann.
Diese, eine seitliche Sehwenkung der Oberlafette um die festste hende Unterlafette erlaubenden Elemente stel len die SeiteniZClrtmasehine des Gesehützes dar, die durch die Kraft der Hand an der Richtspindelmutter 32 in Tätigkeit gesetzt wird. Je nach dem Gewieht der seitlich schwenkbaren hasse kann der Einbau eines Kugellagers zwischen Oberlafette und Unter lafette von Vorteil sein.
Hinsichtlich der Funktion des besehrie- benen rückstossfreien Geschützes treten ge- genÜber bekanntgewordenen r-iickstossarmen Geschützen. einige charakteristische Züge her vor. Die Patrone mit Gesehoss wird wie bei einem normalen Geschütz in das Patronen lager eingeführt und mittels einer normalen Zündschraube oder Zündpatrone dureh den Abfeuermeehanisnius des Verschlusses -e zündet.
Nach Zündung der G esehosstreib- ladung füllen Verbrennungsgase den Raum zwischen Düse ' und Gesehossboden 16. Naeli der Lösung des Geschosses aus der Düsen befestigung diehtet das Führungshand 7 re gen die Abblasung von Gasen, so dass der Verbrennungsdrueli. sieh normal entwickeln kann.
Da das Geschoss sich zur Lösung aus der Düsenbefestigung und bis zur Freilegung der Gassehlitze 10 eine kurze Wegstrecke nach vorwärts bewegt. hat., so muss nach dem Schwerpunktsatz sieh auch das Rohr etwas nach rückwärts bewegen in der Weise,
class Geschossmasse mal augenblickliche Geschoss- gesehwindigkeit übereinstimmen muss mit der Rohrmasse mal augenblickliche Rohrgesehwin- dirkeit. Da das Rohr in der Federaufhän- gung liegt, kann es eine daraus folgende kleine Wegstrecke nach rückwärts unter Über windung des kleinen Federwiderstandes und der Rohrreibung im Wiegenzylinder zurück legen.
Wenn das Führungsband die Schlitze 10 freizulegen beginnt, strömen aus dem Raum hinter dein Geschossboden 16 bereits kleine Gasmengen in die Schlitze und blasen von da über die Schubdüse 12 nach rück wärts ab. Aber erst mit der vollständigen Freileasing der Schlitze 10 durch den Ge- sehol:Boden 16 füllt sich der Düsenvorraum 11 mit Gasen, als dein dann über die Schub düsen 1? die normale Gasa'bblasung nach rückwärts einsetzt.
Die sich hierbei abspielenden innerballi- stischen Vorgänge sind in Fig. 6 und<B>7</B> durch (,asdruckdiagramme über dem Ge- schossweg und über der Zeit dargestellt, wo bei das Druck-Zeit-Diagramin in Fig.7 den besseren tTberblick über den Ablauf der Gasdruekentwicklung gestattet.
In diesen Fijiiren bedeutet: P\. = Gasdruck im Verbrennungsraum, PH = Gasdruck im Rohr, VF = Ende der Pulververbrennung- (1 = Schlitzlänge, m,, = Millisekunden, t,,z = Zeitpunkt, bis zu welchem das Rohr noch geschlossen ist, gleichzeitig Be ginn der Öffnung der Schlitze, t@ = Zeitpunkt, von welchem an die Sehlitze voll geöffnet sind, t\-1, = Zeitpunkt, an welchem die Pulver verbrennung beendet. ist..
Während sich beispielsweise der Raum zw i- sehen Gesehossboden 16 Lind Drosseldüse (bzw. Drosselorgan) \? - weiterhin als Arbeitsraum bezeichnet. - mit Gasen füllt, beginnt das Ge schoss zunächst langsam sich nach vorwärts zu bewegen.
Die Schlitze 10 sind bis dahin noeli durch das Fühi-tingsband 7 des Ge schosses gedeckt, lind die Gasdruekentwiek- lung im Arbeitsraum nimmt, einen Anstieg wie in einem normalen Geschützrohr, während der Gasdruck im Verbrennungsraum 17 in- folge der Wirkung der Drosseldüse (bzw. Drosselorgan) ? ansteigt. In dem Augenblick, wenn die Hinterkante des Führungsbandes 7 den Beginn der Schlitze 10 erreicht.,
das Ge- schoss sich also während der Zeit 0-tR nach vorwärts bewegt hat, herrscht im Arbeits raum, der bis zu diesem Moment noch abge schlossen ist., ein Gasdruck von etwa 800 kg/cm2, während im Verbrennungsraum 17 der Druck etwa 1000 kg/cm2 beträgt. Die nunmehr folgende Öffnungsperiode der Schlitze über die Zeitspanne tR-ts ist in Fig.7 besonders veranschaulicht- durch eine Kurve,
die den prozentualen, geöffneten Schlitzquerschnitt während. dieser Zeit dar stellt. Bei der beginnenden Freilegung der Schlitze 10 zum Zeitpunkt tR beginnen auch die Gase aus dem Arbeitsraum durch den Düsenvorra-Lun über die Schubdüse 12 nach rückwärts abzublasen.
Der hierdurch im Ar beitsraum entstehende Gasverlust wird lau fend ersetzt, indem aus dem Verbrennungs raum 17, in welchem der Gasdruck zunächst noch weiter bis auf etwa 1200 kg/cm2 an steigt, ducrh,die Öffnung 15 der Drosseldüse (bzw. Drosselorgan) 2@ infolge des dort herr schenden höheren Verbrennungsdruckes Gase in den Arbeitsraum nachströmen.
Da. die Schlitze 10 zunächst noch nicht vollständig freigelegt sind, kann auch noch nicht die volle Gasmenge über die Reaktionsschubdüse 12 abströmen, weshalb auch im Arbeitsraum der Gasdruck noch kurzseitig weiter ansteigt auf etwa 900 kg/cm2. Erst. bei weiter fort schreitendem Geschoss wird der Gasverlust durch die Reaktionsschubdüse 12 so gross, dass der Druck im Arbeitsraum allmählich zu sin ken beginnt. Da die Drosseldüse (bzw.
Dros selorgan) 2 nunmehr gegen einen sieh stetig vermindernden Gasdruck im Arbeitsraum ar beitet, steigt. nach bekannten Gesetzen die durch -den Ausflussquersclinitt 15 abfliessende Gasmenge an, welcher Gasverlust nun auch im Verbrennungsraum 17 ein Absinken des Verbrennungsdruckes zur Folge hat.
Der Gasdruck im Verbrennungsraum 17 würde ohne den Gasverlust aus der Reaktions- schubdüse 12 in einer so steil anwachsenden Kurve verlaufen, dass der Druck um ein Mehrfaches den effektiven Verbrennungs druck, der in diesem Augenblick etwa 1200 kg/em2 beträgt und der seinen maxima len Wert damit erreicht hat, übersteigen würde.
Inzwischen hat der Geschossboden 16 die Schlitze 10 zum Zeitpunkt ts vollständig freigelegt; das Führungsband 7 hat sich in die Züge 8' eingepresst. Der Crasdruek im Arbeitsraum beträgt. noch etwa 730 kg/cm2, während der Druck im Verbrennungsraum 17 auf etwa 1000 kg/cm2 abgefallen ist.
Die Reak- tionssehubdüse 12 ist nunmehr voll beaufsehlagt und der Gasverbrauch durch letztere erreicht seinen maximalen "Wert. Hierdurch fällt der Druck im Arbeitsraum bei gleichzeitiger Zu nahme der Gesehossgesehwindigkeit rasch ab.
Durch den Abschluss der Verbrennung VE zum Zeitpunkt tvE bei einem Druck von etwa 8-10 kg/cm2 im Verbrennungsraum 17 entleert sich dieser unter Diuickabfall nach bekann ten Gesetzen, während die entsprechenden Drücke im Arbeitsraum infolge der Gasabbla- sung und der fortschreitenden Geschossbewe- gung noch wesentlich niedriger liegen.
Wenn das Geschoss die Mündung des Rohres erreicht, hat, ist Dreckausgleich zwischen Verbren nungsraum 17 und Arbeitsraum eingetreten, und es herrscht noch ein Mündungsgasdruck von etwa 100 kg/cm2.
Um die Energie und damit die Wirkeng des aus den Schubdüsen nach rück,#värts ab blasenden Gasstrahls möglichst schnell durch Reibung und Vermischung mit, der Aussen luft zu verbrauchen und die Reichweite zu beschränken, wird eine grosse Oberfläche des Gasstrahls durch Verwendung einer ringför mig ausgebildeten Düse erzWungen.
Wäre das Drosselorgan nicht vorhanden, so würde der Druck im Verbrennungsraum Pv nach Öffnung der Schubdüse so stark abfal len, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit des Pulvers, die bekanntlich eine Funktion dieses Druckes ist, rasch absinken würde. Dadurch würde die Gasentwicklung verlangsamt und die zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Geschützes notwendige, durch die Realdions- schubdüsen abzublasende Gasmenge nicht mehr in vollem Umfange erzeugt werden können.
Das Drosselorgan stellt jedoch eine Druck differenz zwischen dem V erbrennungsrauni und dem Arbeitsraum (Rohr) her, wobei das Drucl.:verhältnis zwischen diesen beiclen Räu men im unterkritischen. Bereich liegen soll. Unter dieser Bedingung vergrössert sich das aus dem Drosselorgan in der Zeiteinheit aus fliessende Gasgewicht bei fallendem Druck im Arbeitsraum (Rohr) PR. Die sieh ständig vergrössernde Gasentnahme aus dem Verbren nungsraum hat jedoch ebenfalls einen ge wissen Abfall von Pv zur Folge, obgleich infolge der fortschreitenden.
Pulververbren nung ständig neues Gas entsteht. Der Diuielz Pv, der seinerseits die Verbrennungsgeseh-v#-in- digkeit des Pulvers beeinflusst, darf ein ge wisses Mass nicht unterschreiten und muss genügend hoch bleiben, um diejenige Ver- brennungsgesehwindigkeit aufrechtzuerhalten, die zur Erzeugung der jeweils benötigten Gasmenge erforderlich ist.
Dies ist bei einem Druck Pv von beispielsweise 600 kg/em2 der Fall.
Das Drosselorgan muss also so dimensioniert sein, dass zwischen dem Druck Pv, und dem zwangläufig sieh einstellenden Druck Pji, der sich aus den vorgegebenen Verhältnissen im Rohr ergibt, ein bestimmtes unterkritisches Verhältnis besteht und dass es gleichzeitig ver hindert, dass Pj- während der Pulververbren nung niedriger als etwa. 600 kg/em2 wird.
Während der Druck P\- direkt die Ver brennungsgeschwindigkeit des Pulvers beein- flusst, beeinflusst das Drosselorgan den Druck Per und steuert somit indirekt. die Pulver verbrennung in einem gewünschten Masse.
Anstatt einer einzigen Öffniuig 15 im Drosselorgan ? kann dieses auch eine Mehr zahl kleinerer Düsenöffnungen 15' aufweisen, wie in Fig.5 gezeigt..
Hat man es zum Beispiel bei schweren Geschützen mit getrennter Munition zu tun, so kann man die Drosseldüse 2 gemäss Fig. 4 ausbilden. Da in diesem Falle der Anszieh- widersta,nd des Geschosses aus der Patrone fortfällt, welcher auf dem Verlauf der Pul ververbrennung bekanntlich einen grossen Einfluh hat, und da im Rohr vor den Sehlitzen Züge zum Einpressen in das Füh rungsband nicht vorhanden sind, kann man die Öffnung der Drosseldüse zweckmässig mittels Kunstharz verdämmen.
Bevor das Kunstharz zerbricht. treten also keine CTas- verluste im Verbrennungsraum auf, was für die regelmässige Verbrennung von Vorteil ist. Beim Durchbrechen dieser Kunstliar7ver- däniniung ist der (Tasdruck im Laderaum be reits so weit entwickelt, dass bei der Frei legung der Schlitze durch den Gesehossboden Unregelmässigkeiten in der Verbrennung nicht mehr eintreten.
Da es nicht. immer leicht ist, während der (Teschossbe@z-e;ung im Rohr ein Gleich geWicht zwischen Vorwärtsimpulsen aus Cle- schossmasse mal Gesehossgesehwindigkeit und den Rüekwäi tsimpulsen der aus der Schub düse austretenden Gasmasse mal Ausströ- mungsgescliwindi;#'heit aufrechtzuerhalten, ist.
das Rohr entgegen der Wirkung der Vorhol- feder nach riielkwärts beweglich Wenn dann das (Tesehoss die Mündung verlassen hat, kann man eine allenfalls vorhandene kleine R.üeklaufrescliwindi"lzeit des Rohres dadurch schnell verbrauchen, dass man die Mündungs gase über die. Schaufeln einer llündungs- brenise seitlich oder nach rüekwä.rts umlenkt.
Die beschriebene Ausbildung des Ge schützes gestattet. die Verwendung einer nor malen Patronenhülse, die weder in ihrem Boden noch in ihren Seitenwänden besondere Öffnungen besitzt.