NO158158B - Luftkanon. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse dreier seg om en høytrykks-luftkanon

for generering av kraftige impulser, og mer spesielt om ny luftkanon som benytter et rørformet sluttstykke.

Luftkanoner for generering av kraftige impulser har- mange fordeler som følge av at de kraftige impulsene lett kan gjentas etter ønske.Slike kraftige impulser blir brukt i mange øyemed.

I seismiske undersøkelser, for eksempel, blir luftkanoner benyttet til å genere seismiske impulser som blir sendt inn i det medium hvori de er plassert, så som i vann eller i en seismisk kilde på land, som inneholder vann og som er koblet til jorden.

Det er også mulig å neddykke slike seismiske kilder i våtland, myr og mudderområder som inneholder tilstrekkelig vann til at en kan benytte det seismiske oppmålingsapparat som er beskrevet her.

Følgelig, når uttrykket "vann" benyttes her er det ment å omfatte våtland,myr og mudder som inneholder tilstrekkelig vann til at slike apparater kan benyttes.

For videre bakgrunn om slike apparater kan henvises til

US patenter nr. 3,249,177; 3,379,273; 3,653,460; 3,808,822;

3,997,021; 4,038,630; og 4,234,052; alle.tildelt samme innehav-

er som foreliggende søknad.

For videre bakgrunn om luftkanoner brukt i seismiske

kilder på. land, kan henvises til US patenter nr.3,310,128;

3,779,335; 3,800,907; og 4,108,271; alle tildelt samme innehaver som foreliggende søknad,

For videre bakgrunn om bruk av magnetventiler til avfyring av luftkanoner og for overvåking av avfyringsøyeblikket, henvises til US patenter nr.3,588,039; 4,210,222; og 4,240,518, alle tildelt samme innehaver som foreliggende søknad.

I tidligere kjent teknikk finnes en luftkanon med et rør-formet sluttstykke,vist og beskrevet i US patent 3,638,752.

Denne omfatter to høytrykkskammere, nemlig et kontrollkammer

og et avfyrings-(eller hoved-) kammer.Avfyringskammeret er for-synt med eksosporter som i den uavfyrte stilling stenges av et bevegelig rør-sluttstykke.Rør-sluttstykket har en øvre(eller kontroll-)flate som blir utsatt for komprimert luft i koritroll-kammeret, og har et større virksomt areal enn den nedre(eller avfyrings-)flate av sluttstykket som er utsatt for den komprimerte luft i avfyringskammeret når sluttstykket er i sin lukkede stilling.

Når lufttrykket i de to kamrene er likt, vil forskjellen i krefter som påvirker de motsatte ender av rør-sluttstykket holde dette i lukket eller stengende stilling over eksosportene. En magnetventil benyttes til å fyre av luftkanonen ved å senke trykket i kontrollkammeret ved å " dumpe " den høy-komprimerte luften i kammeret, og dermed endre forskjellen i kreftene mot de to motsatte endene av sluttstykket. Sluttstykket vil således bevege seg for å åpne eksosportene og å slippe ut den komprimerte luften i avfyringskammeret.

Denne " dumping " av komprimert luft for å utløse avfyring av en luftkanon er uønsket fordi den kan skape tilfeldige signaler i vannet når kanonen benyttes i sjø-seismologi, og også på grunn av strømbegrensninger og vanskeligheter i forbindelse med utslippsteknikk for høykomprimert luft.

US patent nr.4,051,918, illustrerer en luftkanon med et arrangement av tandem-rørslufctstykker som virker etter et lignende prinsipp, nemlig at utslipp av høykomprimert luft er nødvendig for avfyring av første kammer av denne tandem-luft-kanon. Trykkreduksjon i det første kammer forårsaker i sin tur at annet kammer avfyres.

Med hensyn til luftkanoner av typen med rør-sluttstykke erkjenner US patent nr. 4,114,723, at det er en fordel å benytte en trykklufttilførsel for både kontroll- og avfyrings-]kammer , men bemerker at det er mange ulemper ved siden åv luftkanonens mekaniske kompleksitet. På grunn av at meget høye lufttrykk er involvert, angir dette US patent at magnet-ventilen for utslipp må spesialbygges, og at ventil-setet må være meget lite for å redusere de mekaniske krefter som virker mot magnet-ventilens stamme. Det bemerkes også at trykk-ut-jevningslinjene mellom kontroll- og avfyringskamrene nød-vendigvis er meget begrenset. Det nevnes at i en kommersiell utgave nå i bruk, er utslippsventilen for kontroll- luft en komplisert to-trinns innretning hvor en elektrisk operert magnet-ventil endrerrkreftene på en pilotventil av differ-ensialflate-type. Pilotventilen i sin tur endrer differensialkreftene over hoved-eksosventilen og fyrer av luftkanonen. Det bemerkes at bruken av pilotventil er nødvendig for å redusere kreftene som virker mot magnet-ventilens stamme. Det medgis at denne ytterligere bruk av ventiler selvfølgelig bidrar til øket vedlikehold av kanonen.

I betraktning av disse vanskeligheter viser sistnevnte US patent en seismisk signalgenerator som omfatter den kompliserende løsning med to forskjellige trykk-nivåer av komprimert luft: En høytrykkskilde på ca.200 til ca.350 kp/cm<2 >for å fylle avfyringskammeret, og en kontrolltrykk-kilde på ca.14 til 100 kp/cm 2 for kontrollkammeret.Luft slippes inn i kontrollkammeret ved et slikt relativt lavt trykk, og holder rør-sluttstykket i lukket posisjon ved hjelp av de ulike krefter som virker mot de respektive virksomme endeflater på rør-sluttstykket og som er en følge av et ventilsete som dekker en ytre del av flaten på avfyrings-enden,slik at bare den indre del blir avdekket mot avfyringskammeret.I tillegg til den kompleksitet som følger av at en trenger to separate trykkluft forbinde Iser ved foskjellige trykknivåer til kanonen,

har denne tidligere type luft-kanon med rør-sluttstykke den

ulempe at det er nødvendig med utslipp av trykkluft fra kontrollkammeret til omgivelsene for å endre differensialkreftene slik at sluttstykket beveger seg bort fra eksosportene for å slippe den komprimerte luften ut av avfyringskammeret.En ytterligere

ulempe med slike tidligere apparater er at kontroll-luften blir sluppet ut i omgivelsene gjennom minst én kanal som omfatter en måle-innsnevring for å måle volumet av den luft som slippes ut av kontrollkammeret i et gitt tidsrom.En slik måle -innsnevring forsinker utslippet, og kan være gjenstand for tilstopping.

I en annen tidligere kjent luftkanon,beskrevet i US

patent nr.4,18d,139, er en hul sylindrisk utløser montert inne i huset og blir drevet hydaulisk eller pneumatisk med slag inne i huset, først i en retning og så i en annen.Denne utløser har åpninger som beveger seg forbi eksosportene under hvert slag. Det er bevegelige pakninger eller 0-ringer i forbindelse med disse åpninger som glir forbi eksosportene i huset under hvert slag.Følgelig er disse tetning9-innretninger utsatt for sterke påkjenninger og slitasje under hver avfyring,noe som leder til vedlikeholdsproblemer.Der er en iboende begrensning av størrel-sen på selve eksosportene for å minimalisere slitasje og brekkasje på de bevegelige tetningsinnretninger hver gang de glir forbi eksosportene for hver avfyring, mens komprimert gass strømmer forbi dem.Denne tidligere kjente type kanon har det kompliserende aspekt at den komprimerte drivluft( elle annet

fluidum) som driver utløseren frem og tilbake må slippes ut fra et kammer ved en ende av kanonen mens komprimert luft samtidig blir ført inn i et kammer ved den annen ende av kanonen, og vice versa under neste slag av utløseren. En kan således igjen se at en utslippsoperasjon er nødvendig for avfyring av en slik tidligere kjent luftkanon. Hastigheten av utløserenheten begrenses av nødvendigheten av å slippe ut luft foran den, og derfor begrense hastigheten av åpning av eksosportene. Ennvidere beskrives drivluften som å være ved et lavere tryjcknivå , tilført gjennom en trykk-reguleringsventil, enn avfyringsluftens trykk. Derfor lider denne tidligere kjente type luftkanon under de ulemper og den økte kompleksitet av rør, slanger og ventiler som følger med behovet for tilførsel av komprimert luft ved to forskjellige trykknivåer.

I samsvar med det foregående er det et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en ny type luftkanon med rørformet sluttstykke, sr>m krever bare ett trykknivå for å virke med plutselig utløsning av en ladning trykkgass fer å generere kraftige impulser.

Et videre formål med denne oppfinnelse er å frembringe

en luftkanon med rør-sluttstykke som ikke slipper trykkgass ut i omgivelsene ved utløsning av kanonens avfyring.

For å oppnå disse formål, er det ifølge oppfinnelsen tilveiebrakt en luftkanon med rørformet sluttstykke fnr plutselig og kraftig utladning av trykkgass, for dermed å generere en kraftig impuls, omfattende en beholderinnretning med et avfyringskammer og et returkammer i dette, hvor avfyringskammeret opprinnelig inneholder ladningen av høytrykksgass,

en utladningsport-innretning som strekker seg fra avfyringskammeret til utenfor beholderinnretningen, et rørformet sluttstykke med en øvre og en nedre endeflate, som er bevegelig inne i beholder-innretningen hvor det adskiller avfyrings- og kontrnll-kamrene, hvilket sluttstykke gir utløsbar lukning av utladningsporten (e), og sluttstykkets øvre endeflate er avdekket mot retUrkammeretog luftkanonen er kjennetegnet ved en anordning for å føre trykkgass fra en felles kilde til retur- og avfyringskamrene for å tilbakeføre sluttstykket til sin utgangsposisjon slik at utladningsport-innretningen lukkes, og for å lade avfyringskammeret med trykkgass, en avfyringspaknings-innretning i samvirke med sluttstykkets nedre endedel

i sluttstykkets utgangsstilling, for å lukke utladningsport-innretningen fra avfyringskammeret for å isolere nedre endeflate av sluttstykket fra avfyringskammeret, og en avfyringsanordning for å tilføre trykkgass til sluttstykkets nedre endeflate for å presse sluttstykket til å bevege seg i avfyringskammeret mot returkammeret for plutselig å åpne utladningsport-innretningen, og dermed plutselig utlade trykkgass fra avfyringskammeret for å generere en kraftig impuls.

Blant fordelene med denne oppfinnelse er de som følger av

det faktum at den fremskaffer en ny og forbedret type luft-

kanon med rør-sluttstykke som ikke krever et antall for-

skjellige trykknivåer av trykkgass, og heller ikke et komplisert system av ventiler for å avfyre kanonen. Videre kan den plutselige trykkøkning som skjer i den ende av returkammeret hvortil sluttstykket beveger seg under avfyring, med fordel benyttes til å overvåke det nøyaktige tidspunkt for avfyring av kanonen. Det rørformede sluttstykket blir av trykkgass-strømmen automatisk tilbakeført til sin opprinnelige lukkede og stengte posisjon etter hver avfyring av luftkanonen.

En annen fordel er at utslippsporter med relativt stor

flate kan utføres, og sluttstykket blir akselerert til en stor hastighet før det plutselig åpner disse store portene. Derfor tillates ladningen av trykkgass å bryte - gjennom utslippsportene med eksplosjonsartet hastighet. Med andre ord yter denne nye type luftkanon med rørsluttstykke lav indre impedans mot det plutselige utbrudd av trykkgass.

En ytterligere fordel med denne nye type luftkanon med rør-sluttstykke er at alle tetningselementer er stasjonære, og at ingen glir forbi porter. I en illustrerende utførelse av denne oppfinnelse er det anordnet en luftkanon med rørformet sluttstykke , hvor kanonen har et returkammer og et avfyringskammer med minst en utslippsport. Et rørformet sluttstykke med en øvre og en nedre endeflate er bevegelig inne i huset, og skiller returkammeret og avfyringskammeret fra hverandre samtidig som det gir en utløsbar lukking av utslippsporten(e). Rør-sluttstykket s* øvre ende er avdekket mot returkammeret. En enkelt kilde for trykkgass blir ført inn i returkammeret, og derfra inn i avfyringskammeret for å forårsake at sluttstykket automatisk lukker eksos-porten og for å fylle avfyringskammeret med trykkluft.

En magnetventil fører trykkluften til sluttstykkets avfyrings-endeflate, og forårsaker ar sluttstykket beveger seg med stor hastighet før det plutselig åpner utladningsporten(e) for en plutselig utladning av trykkgassen fra avfyringskammeret og genererer en kraftig impuls.

En relativ lang akselerasjonsvei er gitt for at rør-slutt-stykket skal kunne oppnå en stor hastighet før det åpner utladningsportene og genererer en plutselig , kraftig utladning. Enden av det rørformede sluttstykket beveger seg fordelaktig helt forbi utladningsportene, og deretter blir sluttstykkets bevegelse dempet ved interaksjon med derapeportene som er plassert etter'utladningsportene .Utløser -kammeret for initiering av en avfyring, defineres ved én ende av sluttstykket ved en indre ringformet leppe som engasjerer avfyrings-pakningen i den lukkede stilling, og av en ytre ringformet flens på utsiden av sluttstykket,som engasjerer en omliggende pakning.En stasjonær stempelring i glidende kontakt med sluttstykkets indre veggflate kan skiftes ut for å ta hensyn til eventuell slitasje.En utskiftbar stasjonær sylinderforing i glidekontakt med den ringformede flens på sluttstykkets utside tar også hensyn til slitasje.Volumet av avfyringskammeret kan lett endres ved utskifting av en del av kammeret på den motsatte ende av luftkanonen fra magnetventilen. Avfyringsøyeblikket kan fordelaktig overvåkes ved den plutselige økning av trykket ved enden av returkammeret.hvortil sluttstykket beveger seg når luftkanonen blir avfyrt.

Oppfinnelsen samt ytterligere formål,aspekter , trekk og fordeler ved denne Vil bli forstått ut fra den følgende beskrivelse i forbindelse med de medfølgende tegninger som viser hva som nå ansees som den beste utførelse av oppfinnelsen: Fig.l er en projeksjon,for det meste i snitt ,som viser luftkanonen med det rørformede sluttstykket i sin opprinnelige lukkede og stengte posisjon. Fig.2 viser samme projeksjon som fig.l,og illustrerer den relative posisjon av rørsluttstykket etter at det har flyttet seg med stor hastighet til grensen av sin bevegelse i luftkanonen ved avfyring av kanonen. Fig.3 viser luftkanonen på Fig.l og Fig 2 sett ovenfra. Fig.4 viser et tverrsnitt langs lije 4 - 4 på Fig.l, sett oppover.

Det beskrevne rørsluttstykke - apparat IO for å generere kraftige impulser blir oftest kalt en luftkanon fordi det vanligvis blir operert med komprimert luft. Når uttrykkene "komprimert gsss" høykomprimert gass" eller "trykkgass" er brukt her, er de i vid forstand, og er ment å omfatte hvilket som helst passende komprimerbart gassformig fluidum som kan benyttes i en slik kanon. Det omfatter for eksempel (men er ikke begrenset til) komprimert luft eller trykkluft, damp, nitrogen, karbondioksyd, gassformige forbrenningsprodukter og blandinger av slike osv. Som nevnt er komprimert luft vanligvis benyttet fordi dette er mest beleilig og lettest tilgjengelig av de komprimerbare gassformige fluida. Skulle imidlertid forholdene eller andre grunner tale imot bruken av komprimert luft eller til fordel for et annet fluidum, kan et annet passende fluidum, så som de ovenfor nevnte, benyttes.

Det henvises til Fig.l hvor luftkanonen, som generelt er betegnet med henvisningstallet 10, har et avlangt, sylindrisk hus eller en kasse 12 som er lukket ved øvre ende med et topp-element 14, festet til kassen 12 med en ring av maskin-skruer 15 (sees best på Fig.3). Nedre ende av huset eller kassen 12 er lukket med en avtagbar og utskiftbar beholder 16, gjenget ved 18 og innrettet til å skrus inn i den gjengete nedre ende av huset 12. Huset 12 har et avfyringskammer 22 for lagring av en ladning høykomprimert gass i luftkanonen 10 før avfyring. Den avtagbare beholder 16 har et kammer 20 som korresponderer med og utgjør en del av hele avfyringskammeret 22. Som følge av den gjengede forbindelse 18 kan det således benyttes beholdere 16 med kammer 20 av forskjellige størrelser som lett kan skiftes ut for å danne forskjellige totalvolum av avfyringskammerét 22.

I tillegg til avfyringskammeret 22 omfatter luftkanonen et returkammer 24. Dette øvre returkammer 24 begrenses av den ned--adgående del 17 av toppelementet 14 og av den indre sylindriske sidevegg-flate 13 av foringen 23 inne i kassen 12. Returkammeret. er plassert rett ovenfor den ytre del av avfyringskammeret 22.

Den nedadgående del 17 ay toppelementet 14 er uthulet ved

21 for å danne et øvre kammer 21 som korresponderer med og ut-gjør en del av hele avfyringskammeret 22. Det må forstås at strukturen av denne luftkanon 10 med fordel er arrangert slik at volumet av det Øvre kammer 21 om ønsket lett kan økes, slik at det blir omtrent lik volumet av ethvert gitt nedre kammer 20.

Dette gjøres ved forlengelse av den aksielle lengde av det uthul-te område 17 sammen med en tilsvarende økning av den aksielle lengde av den sylindriske kasse 12. Dermed kan totalvolumet av avfyringskammeret 22, inklusive regionene 21 og22, om ønsket bli omtrent likt fordelt ovenfor og nedenfor utladningsportene 26 for å gi kortest gjennomsnittlig veilengde for trykkgassen som slippes ut av avfyringskammeret gjennom de plutselig åpnede

portene 26, og å utgjøre en lav indre impedans mot det

. plutselige_utbrudd av trykkgass.

Det er et antall slike utladningsporter 26 som strekker seg gjennom huset 12 og forbindes med avfyringskammeret 22. Et antall dempeporter 28 strekker seg også gjennom huset 12 i en posisjon ovenfor utladningsportene 26. Disse dempeportene 28 forbindes også med avfyringskammeret, og deres funksjon vil bli beskrevet senere.

Fig.l, 2 og 4 illustrerer den relative plassering av ut-ladnings - og dempeportene, henholdsvis 26 og 28, gjennom kassen 12 i nåværende foretrukne utførelse. Som vist er dempeportene 28 betytelig mindre enn utladningsportene26. De er plasert ovenfor, og aksielt på linje med sentrum av hver respektiv utladningsport. Det må forstås at det kan lages forskjellige arrangementer av utladningsporter, hvorav minst en ut-ladnings-port er for utslipp av trykkgss.Arrangement og antall <?>av utladningsporter og dempeporter kommer an på den spesielle anvendelse av luftkanonen. U.S. Patent nr.4,038,63] viser at en enkelt utladningsport kan benyttes med fordel i en luftkanon son brukes nede i et hull for selektiv generering og retnings-bestemt transmisjon av seismiske bølger i jorden. Det er fordelaktig å benytte et antall utladningsporter, arrangert sym-metrisk rundt omkretsen av det sylindriske huset, i en luft-kanon for seismisk bruk i sjøen. I denne luftkanonen 10 er det benyttet fire utladningsporter 26 og fire dempeporter 28,som vist. Utladningsportene har, som vist i projeksjonen, en rektan-gulær utforming med relativt stort tverrsnitt. Den aksielle lengde er betydelig mindre enn den periferiske utstrekning. I dette eksempel er den periferiske lengde av utladningsportene minst 1,5 ganger deres aksielle lengde for å avstedkomme en meget plutselig åpning av disse store portene. Det er derfor relativt liten indre motstand som møter den plutselig utladning av trykkluft, som vist ved flyt-pilene 25 på Fig.2,gjennom disse relativt store portene 26.De fire dempeportene 28 er mindre, runde porter, av grunner som vil bli forklart senere.

Et rørformet sluttstykke eller skyttel 30 er bevegelig

montert inne i huset 12, hvor det adskiller avfyrings- og retur-kamrene hendholdsvis 22 og 24.Dette rør-sluttstykket er fremstilt av relativt tynt, sterkt materiale, f.eks. rustfritt stål, for å bli sterkt, men også lett i vekt for hurtig akselerasjon til stor hastighet.Det utfører en funksjon av utløsbar stengning av utladningsportene 26 i avfyringskammeret.Rør-sluttstykket 30 har en øvre endeflate 32 (som kan kalles returflaten) i kontakt med returkammeret 24.Rør-sluttstykket er glidende bevegelig i returkammeret ved hjelp av en fast indre stempelring 31 montert i en utsparing 29 i den sylindriske sideflate av den nedgående del av 17 av toppelementet 14.

Den sylindriske foring 23 utgjør en del av husanordningen, og er utskiftbar inne i huset 12.Denne foring kan fremstilles av et passende, glatt lagermateriale,f.eks. bronse eller et sterkt plastmateriale så som Delrin.Den er tettet til huset 12 ved hjelp av en 0-ring 27 som er lagt i et periferisk spor i foringen.Denne sylinderforingen 23 styrer rør-sluttstykket,og er tilpasset dette , med trange toleranser, men lett glidende bevegelig.

For å tette den ytre sylindriske flate 41 av rør-sluttstykket 30, er en 0-ring 35 plassert i et spor 33 i den indre veggflate av foringen 23, i glidende kontakt med denne ytre overflate 41.

Der er en liten klaring mellom den indre sylindriske overflate 43 av sluttstykket 30 og del 17 av husets toppelement 14, med stempelringen 31 i glidende kontakt med denne indre overflate 43.

Rør-sluttstykket 30 har en utvendig, ringformet flens 36 med en leppe 38 som strekker seg nedover fra den nedre ende av sluttstykket 30.

Den ringformede leppe 38 er i flukt med den indre sylindriske overflate 43 av sluttstykket, og således er praktiskt talt ingen del av sluttstykkets nedre ende blottet mot avfyringskammeret når sluttstykket er i sin utgangsposisjon. En holder 40,i tettende kontakt med huset 12 ved hjelp av en 0-ring 42, er montert nedenfor avfyringsflaten 34 av slutt-stykket, i en slik avstand fra sluttstykket at det formes et lite utløsningskammer 50 mellom de to. Avfyringspakningen 44 blir holdt på plass av holderen 40 i en ringformet utsparing 46 i beholderen 16, og vil/når kanonen er klar til å lades med trykkluft, komme i tettende kontakt med sluttstykkets leppe38. En sylindrisk foring 52 er plassert i huset 12 rundt avfyringskammeret 22 , og er i tettende kontakt med den ringformede flens 36 via en omliggende pakning 56 når rørsluttstykket 30 er i sin

uavfyrte utgangsposisjon i avfyringskammeret 22. Foringen

53 er en uttagbar og utskiftbar del av huset. Den er fremstilt

av et glatt lagermateriale, f.eks. bronse eller et sterkt plastmateriale så som Delrin. Pakningen 56 er av trapesformet tverrsnitt, slik at den blir fanget mellom den fasede nedre ende av foringen 52 og en medvirkende faset flate i huset 12 like nedenfor pakningen 56.

For dynamisk stabilitet,d.v.s. for å minimalisere tendensen til å spenne seg, foretrekkes at rør-sluttstykket 30 har en aksiell lengde "L" som er større enn den utvendige diameter (O.D) av dets ytre sylindriske overflate 41. Den ringformede flens 36 er plassert nær utløserflaten 34 ved nedre ende (eller avfyringsenden) av rør-sluttstykket. Denne ringformede flens 36 har relativt liten aksiell lengde sammenlignet med sluttstykkets aksielle lengde L for å minimalisere sluttstykkets totale masse slik at det raskt vil akselerere til stor hastighet før avfyring. For eksempel, som vist er dens lengde mindre enn 15%

av L/Dens aKsielle lengde er tenkt å være tilstrekkelig for styrke og for tilstrekkelig lagerflate mot foringen 52.

For fordelaktig demping av sluttstykket 30 's store hastighet når det nærmer seg slutten av sin bevegelse, danner foringen 52 et variabelt demperkammer 54 med sluttstykkets sy-' lindriske ytterflate ovenfor den ringformede flens 36. Det variable kammer 54 er i forbindelse med og fylt med omgivelse-mediet , vanligvis vann, hvorigjennom de kraftige impulser generert av luftkanonen 10 blir sendt. Følgelig, hvis luftkanonen 10 benyttes nedykket i vann,, går vannet inn i og fyller det variable kammer 54 gjennom portene 26 og 28 .

For å fylle avfyringskammeret 22 og returkammeret 24 med trykkgass, blir en kilde for trykkgass,så som komprimert luft over 150 kp/cm<2>, ført gjennom en høyttrykksslange 60 til en høytrykks - inngang 62 i toppelementet 14 og festet inne i dette med kuplingen 64. En fyllingskanal 66 leder trykkgassen inn i sideregionen 82 i returkammeret 24, som er forbundet med øvre endeflate 32 av sluttstykket 30. Dermed tvinges sluttstykket 30 nedover gjennom avfyringskammeret til leppen 38 kommer i tettende kontakt med avfyringspakningen 44. En liten fyllekanal 68 i forbindelse med returkammeret 24 og øvre region 21 av avfyringskammeret 22 leder trykkgassen fra returkammeret 24 inn i avfyringskammeret 22.

Trykkgass blir således levert til avfyringskammeret 22 (inklusive regionene 21 og 20 ) er ladet til det ønskede trykknivå før avfyring. Et avtagbart hullelement 69 er skrudd inn i en sokkel ved ytre ende av fyllerkanal 68 for å sikre åt trykket i returkammeret 24 er tilstrekkelig høyt til å holde leppen 38 fast mot avfyringspakningen 44 før avfyringskammeret lades opp etter avfyring.

Toppelementet 14 omfatter en øvre del 80 med forstørret diameter, eller en flens som er satt ned mot enden av huset 12

og festet med maskinskruer gjennom flensen 80. Elementet 14 omfatter også en ringformet utsparing 82 som danner en forstørrelse av returkammeret 24 på siden av dette.

Når rør-sluttstykket 30 beveger seg oppover med stor hastighet, blir luften i returkammeret 24 forskjøvet av ende-flaten 32 inn i sidekammeret 82 for å minimalisere luftmotstanden i returkammeret mot den plutselige, hastige oppadgående bevegelse av sluttstykket. Ovenfor sidekammeret 82 går returkammeret 24 tilbake til sin opprinnelige størrelse, og dermed danner det en fordelaktig luftfelle-region 84. Denne luftfelle-regionen 84 er vist med en aksiell lengde som er minst det dobbelte av den radielle tykkelse av sluttstykkets ende 32 for å sikre en fordelaktig, betydningsfull og plutselig stigning i trykket der inne når sluttstykkets ende 32 plutselig entrer som vist på Fig. 2. En kanal i toppelementet 14 er i forbindelse med luftfelle-regionen 84 og med en kanal 88 i en magnetventil 72 som leder til en trykktransduser 90 montert i en utsparing i magnetventilens hus. Den plutselige trykkstigning som skjer i regionen 84, forårsaket av sluttstykkets endeflate 32 når dee entrer regionen ved avfyring, blir følt av transduseren 90 for å frembringe et elektrisk signal som er ønskelig og nyttig til å indikere det nøyaktige tidspunkt for avfyring av luftkanonen.

Det skal bemerkes at dempeportene 28 er plasert ovenfor utladningsportene 26 med en avstand som ikke er mindre enn den aksiell lengde av den ringformede flens 36. Dempeportene begynner således ikke å lukke seg før den ringformede flens har passert helt forbi utladningsporten, slik at utladningsportene er helt åpne før det skjer noen demping av sluttstykkets bevegelse.

For å utløse avfyring av luftkanonen 10, er det i toppelementet 14 anordnet en avfyringskanal som strekker seg fra sidekammeret 82 inn i magnetventilen 72, og avfyringskanalene 72, 74, 75, 76 strekker seg fra magnetventilen, ned gjennom toppelementet 14 og gjennom huset 12 til det lille kammer 50

som er i forbindelse med utløserflaten 34 ved sluttstykkets nedre ende.

Når magnetventilen 72 blir påvirket av et elektrisk signal

gjennom den vanntette elektriske kabel 78, vil trykkgass strømme gjennom kanalene 70, 73, 74, 75, 76 inn i det lille kammeret 50 under nedre endeflate 34 av sluttstykket 30, for plutselig å tvinge sluttstykket oppover. Dermed skilles sluttstykkets leppe 38 plutselig fra avfyringspakningen 44, sluttstykket 30 drives oppover med stor hastighet, og trykkgass slippes ut gjennom portene 26 som vist på Fig. 2 ved pilene 25.

Det må forstås at arealet av utløserf laten 3-4 av slutt-

stykket 30, formet av undersiden på den ringformede flens 36

og radielt utover forbi leppen 38, er større enn arealetav den øvre endeflate 32. Denne areal-forskjell skaper en ut-løsnings-ubalanse som forårsaker sluttstykkets akselerasjon gjennom avfyringskammeret. Så snart rørsluttstykket begynner å bevege seg blir hele dets nedre flate, inklusive utløser-

flaten 34 pluss den projiserte flate av leppen 38, utsatt for trykk-gassen i avfyringskammeret. Dermed skapes en stor åpnings-kraft som gir stor akselerasjon, som leder til stor hastighet av sluttstykket 30 før utladningsportene 26 åpnes.

Følgelig blir disse portene 26-åpnet med en eksplosjonsartet hastighet for å generere en meget kraftig impuls. Ved å anordne en utløserkanal 76 som står i forbindelse med det ringformede utløserkammeret 50, er det ikke noe problem under monteringen å bringe denne utløserkanalen i flukt med utløserkammeret 50, da utløserkammeret 50 strekker seg heit rundt luftkanonen. Videre er utløserkanalen 76 i forbindelse med avfyringkammeret 22 etter avfyring, som vist på Fig. 2. Trykket i kanalene 76, 75, 74, 73 faller således ved avfyring for å tillate slutt-stykket å tette seg i lukket stilling. Med andre ord, trykket i utløserkammeret 50 er lavt, og hindrer ikke tetningen mellom leppen 38 og avfyringspakningen 44.

For å forebygge små lekkasjer ved utilsiktet tidlig opp-bygging av trykk i utløserkammeret 50, er der et lite luftehull i et pluggelement 77 i forbindelse med utløserkanalen 76.

Når luftkanonen 10 blir avfyrt, blir den ytre flens 36 på sluttstykket 30 beveget slik at volumet av det variable kammeret 54 blir redusert. Dermed tvinges transmisjonsmediet ut gjennom utladningsportene 26 og ut gjennom demperportene 28. Fordi disse demperportene er anordnet, kan sluttstykket 30 bevege'' seg helt forbi utladningsportene 26. Dermed åpnes disse portene fullstendig, og gjør luftkanonen 10 bedre istand til å generere kraftige impulser.

Denne helt-åpen-aksjon er illustrert på Fig. 2, hvor utladningsportene 26 er helt åpne, og hvor pilene 25 indikerer den eksplosjons-artede utladning av trykkgass fra avfyringskammeret 22 .

Når det rørformede sluttstykket nærmer seg sin høyeste stilling, som vist på Fig. 2, har flensen 36 passert utladningsportene 26, som nå er helt åpne, og vil etter hvert tette igjen demperportene 28. Dermed innsnevres det variable kammeret 54, og sluttstykkets bevegelse dempes etterhvert ved progressiv reduksjon av strømmen av medium, f.eks. vann gjennom disse demperportene.

Transduseren 90 føler den plutselige trykkstigning som

skjer i luftfellekammeret 84, og genererer et elektrisk signal som indikerer det nøyaktige tidspunkt for avfyring av luftkanonen .

Etter avfyring blir trykkgass ført gjennom slangen 60, påvirker den øvre overflate 32 av sluttstykket og skyver slutt-stykket ned til tettende kontakt med avfyringspakningen 44 og klargjør luftkanonen for ny ladning. Følgelig, mens fylling for neste "skudd" foregår, blir sluttstykket 30 automatisk klargjort for gjentatt avfyring uten behov for flere trykk-kilder, flere slanger eller andre strukturer.

De mange fordeler med denne nye luftkanonen med rør-sluttstykket er nevnt ved forskjellige anledninger i den foregående beskrivelse, og vil ikke bli gjentatt her.

For å lette beskrivelsen er det benyttet uttrykk som "øvre" eller "topp", og "nedre" eller "bunn" og lignende frasec for posisjonsangivelse. Det må imidlertid forstås at luftkanonen 10 kan virke i hvilken som helst orientering som brukeren måtte ønske å benytte for en spesiell anvendelse. Følgelig må krav-språket tolkes slik at det dekker en luftkanon i utførelse av denne oppfinnelse, uansett i hvilken spesiell orientering den blir brukt.

Claims (13)

1. Luftkanon med rørformet sluttstykke for plutselig og kraftig utladning av trykkgass, for dermed å generere en kraftig impuls, omfattende en beholderinnretning (12, 14, 16) med et avfyringskammer (22) og et returkammer (24) i dette, hvor avfyringskammeret opprinnelig inneholder ladningen av høytrykksgass, en utladningsport-innretning (26) som strekker seg fra avfyringskammeret (22) til utenfor beholderinnretningen, et rørformet sluttstykke (30) med en øvre og en nedre endeflate (henholdsvis 32, 34), som er bevegelig inne i beholder-innretningen hvor det adskiller avfyrings- og kontroll-kamrene, hvilket sluttstykke gir utløsbar lukning av utladningsporten(e), og sluttstykkets øvre endeflate (32) er avdekket mot returkammeret (24), karakterisert ved sn anordning for å føre trykkgass (62, 66, 68, 69) fra en felles kilde til retur- og avfyringskamrene for å tilbakeføre sluttstykket til sin utgangsposisjon (Fig. 1) slik at utladningsport-innretningen lukkes, og for å lade avfyringskammeret med trykkgass, en avfyringspaknings-innretning (44) i samvirke med sluttstykkets nedre endedel (38) i sluttstykkets utgangsstilling, for å lukke utladningsport-innretningen (26) fra avfyringskammeret (22) for å isolere nedre endeflate (34) av sluttstykket (30) fra avfyringskammeret (22), og en avfyringsanordning (70, 72, 73, 74, 75, 76 og 50) for å tilføre trykkgass til sluttstykkets nedre endeflate for å presse sluttstykket til å bevege seg i avfyringskammeret mot returkammeret for plutselig å åpne utladningsport-innretningen, og dermed plutselig utlade trykkgass fra avfyringskammeret for å generere en kraftig impuls.

2. Luftkanon ifølge krav 1, karakterisert ved at den del (38) som er i kontakt med avfyringspaknings-innretningen (44) når sluttstykket (30) er i sin utgangsposisjon, er en del av rør-sluttstykket umiddelbart nær den indre sylindriske overflate (43) av rørsluttstykket (30).

3. Luftkanon ifølge krav 2, karakterisert ved at sluttstykket har en ringformet flens (36) som stikker ut nær dets nedre ende, og at den nevnte del (38) er i kontakt med avfyringspakningen (44) når sluttstykket (30) er i sin utgangsposisjon, for å isolere den nedre endeflate av sluttstykket, inklusive nedre endeflate av den rinformede flens (36), fra avfyringskammeret (22).

4. Luftkanon ifølge krav 2 eller 3, karakteri sert ved at delen (38) som er i kontakt med avfyrings-pakningen (44) når sluttstykket er i sin utgangsposisjon, består av en ringformet leppe (38) som stikker ut aksielt ved nedre ende av sluttstykket og er i flukt med den indre sylindriske overflate av sluttstykket (30).

5. Luftkanon ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at beholderinnretningen (12, 14, 16) omfatter et sidekammer (82) i forbindelse med returkammeret (24) nedenfor returkammerets øvre ende (84) for å tillate den bevegelige øvre ende (32) av sluttstykket (30) å forskyve gass inn i sidekammeret for å redusere motstanden mot den plutselige, hastige åpningsbevegelsen av sluttstykket.

6. Luftkanon ifølge krav 5, karakterisert ved at den øvre ende (84) av returkammeret (24) har en radiell bredde som er nært tilpasset den radielle tykkelse av sluttstykkets (30) øvre endedel (32) for å anordne et gassfelle-kammer i posisjon like foran det bevegelige sluttstykket når sluttstykket nærmer seg enden av sitt avfyringsslag for å generere en plutselig trykkstigning i gassfelle-kammeret; at avfyringsanordningen (70, 72, 73, 74, 75, 76 og 50) er forbundet med sidekammeret (82), og at transduseranordningen (90) er forbundet med gassfelle-kammeret (84) for å generere et elektrisk signal når nevnte trykkstigning skjer, for å indikere det nøyaktige tidspunkt for avfyring av luftkanonen.

7. Luftkanon ifølge krav 3, 4, 5 eller 6, karakterisert ved at beholderinnretningen (12, 14, 16) danner et demperkammer (54) som ligger rundt slutt-stykket (30) ovenfor den ringformede flens (36) når sluttstykket er i sin utgangsposisjon, og at beholderinnretningen omfatter en anordning (28) for å slippe flytende medium inn i demperkammeret (54) for å dempe den hastige bevegelse av sluttstykket (30) etter at utladningsportene (26) er blitt plutselig åpnet av sluttstykkets bevegelse.

8. Luftkanon ifølge krav 7, karakterisert ved at et antall utladningsporter (26) er plassert i avstand rundt periferien av beholderinnretningen (12, 14, 16), at demperkammeret (54) strekker seg forbi utladningsportene (26) i bevegelsesretningen for den ringformede flens (36) under avfyring av luftkanonen, og at anordningen (28) for å slippe flytende medium inn i demperkammeret (54), er et antall demperporter (28) som strekker seg fra demperkammeret (54) til utsiden av beholderinnretningen, og demperportene er plassert etter utladningsportene (26) i sluttstykkets bevegelsesretning under avfyring.

9. Luftkanon ifølge krav 8, karakterisert ved at demperportene (28) er plassert etter utladningsportene (26) i en avstand som ikke er mindre enn den aksielle lengde av periferien av den ringformede flens (36), for at den ringformede flens (36) skal begynne å lukke demperportene (28) først etter at flensen er helt forbi utladningsportene (26), og at utladningsportene har relativt stort gjennomstrømningstverr-snitt hvor den periferiske lengde er større enn den aksielle lengde, for å oppnå en plutselig og fullstendig utladning av trykkgass fra avfyringskammeret gjennom utladningsportene med lav indre impedanse i forhold til den plutselige utladningsstrøm av trykkgass.

10. Luftkanon ifølge krav 7, 8 eller 9, karakteri sert ved at beholderinnretningen (12, 14, 16) omfatter en uttagbar foring av lager-materiale, hvor foringen ligger rundt demperkammeret (54) og er i-Nglidende kontakt med perimeteret av den ringformede flens (36), og hvor utladningsportene (26) og demperportene (28) går gjennom foringen (52).

11. Luftkanon ifølge krav 10, karakterisert ved at en ytre pakningsanordning (56) er forbundet med nevnte foring, den ringformede flens (36) er i tettende kontakt med den ytre pakningsanordning (56) når sluttstykket er i sin utgangsstilling, og at sluttstykket (30) og foringen (52) danner et demperkammer (54) mellom seg og ovenfor den ringformede flens (36) når rørsluttstykket er i sin utgangsposisjon.

12. Luftkanon ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at en holderanordning (40) ligger rundt avfyringspakningen (44) for å holde avfyrings-pakningen, at holderanordningen (40) og nedre endeflate (34) av sluttstykket danner et lite utløsningskammer (50) imellom seg, og at avfyringsanordningen omfatter en magnetventil (72) og en kanal (70, 73, 74, 75, 76) for plutselig å føre trykkgass inn i utløsningskammeret (50) når magnetventilen blir utløst.

13. Luftkanon ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at beholder-innretningen (12, 14, 16) omfatter et topp-element (14) med en nedadgående del (17) og en stasjonær stempelring (31) liggende rundt den nedadgående del (17) og i glidende kontakt med den indre sylindriske overflate av sluttstykket (30) for å tette returkammeret (24).