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Flüssigkeitsverdämmung für Raketengeschosse und rückstoßfreie Geschütze
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdämmung für Raketengeschosse und rückstoßfreie
Geschütze unter Verwendung einer Flüssigkeit als Verdämmungsmasse für die Düse.
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Raketenbrennkammern, die mit festen Raketentreibstoffen geladen sind,
werden zur Abdichtung des Raketeninneren gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz
durch Verschließen der Düse geschützt. Das erfolgt im allgemeinen durch Einsetzen
von zweckentsprechend geformten Verschlußstopfen, die meist aus Kunstharzen hergestellt
sind. Neben dei abdichtenden Wirksamkeit soll nach Möglichkeit der Verschlußstopfen
auch noch eine den Druckaufbau in der Kammer bei Brennbeginn fördernde verdämmende
Wirkung haben, d. h. die Düse soll erst bei Erreichen eines bestimmten Druckes in
der Brennkammer für das Ausströmen der Treibgase freigegeben werden. Bei Verwendung
der üblichen plastischen Massen auf PVC- oder Polystyrolbasis zur Herstellung dieser
Verdämmungsstopfen kann die Verdämmungswirkung nur in sehr begrenztem Umfange erreicht
werden, da die Stopfen auch schon bei geringem Überdruck platzen. Ein weiterer wesentlicher
Nachteil bei Verwendung von Stopfen aus Kunststoffen ist das Hartwerden dieser Materialien
bei Lagertemperaturen im Bereich von -40° C.
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Durch diese materialbedingte Verhärtung verliert der Stopfen nicht
nur seine dichtende Wirksamkeit, sondern er kann infolge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten
von Brennkammer und Verdämmungsstopfen so weit gelockert werden, daß er aus der
zu verschließenden Düse vorzeitig herausfallen kann.
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Eine andere Art der Verdämmung, die die Hauptnachteile der weiter
oben beschriebenen vermeidet, ist ein Verdämmungsstopfen, der auf einer starren
Platte eine Auflage aus einem auch bei tiefen Temperaturen elastischen Material
trägt.
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Das gleiche Problem, das für Raketenbrennkammern beschrieben wurde,
tritt auch für rückstoßlose Geschütze auf, bei denen, wie z. B. im Falle der Panzerfaust,
die Treibladung so im Rohr angeordnet ist, daß die heißen Verbrennungsgase nach
der Zündung das Geschoß aus dem Abschußrohr heraustreiben und gleichzeitig in der
Gegenrichtung abströmen. Auch hier wird das Abströmen aus der am freien Rohrende
angebrachten Düse durch Verdämmung verzögert.
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Zusammenfassend wurden die bisher bekannten Verdämmungen nur zur Abdichtung
der Brennkammer gegen Eindringen von Fremdkörpern bzw. Feuchtigkeit und zur Verbesserung
des Druckaufbaues nach Zündung des Treibstoffes bzw. zur besseren Druckverteilung
der Verbrennungsgase im Falle der rückstoßlosen Geschütze ausgebildet.
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Eine chemische Einwirkung der den Verschlußstopfen bildenden Masse
auf die aus dem Rohr bzw. aus der Brennkammer ausströmenden Verbrennungsgase wurde
dabei nicht berücksichtigt.
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Es ist bekannt, für Waffen der oben geschilderten Art Treibsätze mit
Zusätzen von salmäurebildenden Perchloraten zu verwenden. Die Salzsäuredämpfe weisen
neben einer physiologischen Wirkung auch solche korrosiver Natur auf, die Waffen
und Geräte beeinträchtigen. Eine Verminderung dieser Salzsäuredämpfe ist dringend
erwünscht. Bei Verwendung von Waffen der geschilderten Art in weitgehend geschlossenen
Räumen sind auch die Verbrennungsgase von Pulvern klassischer Zusammensetzungen,
also von Pulvern auf der Nitroglyzerin-Nitrocellulose-Basis, infolge ihres hohen
Kohlenoxydanteils äußerst gefährlich für den Schützen. Auch hier wäre eine Verminderung
oder Beseitigung des Kohlenoxyds sehr erwünscht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine betriebssichere Verdämmung zu schaffen
und gleichzeitig die Beimengung chemischer Substanzen in den Gasstrom zu ermöglichen.
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Die wird dadurch erreicht, daß in die Düse des Raketengeschosses bzw.
in das Rohr des rückstoßfreien Geschützes ein den Austrittsquerschnitt für die Treibgase
voll verschließender elastischer Behälter eingesetzt ist, der mit Flüssigkeit gefüllt
ist und beim Abschuß zerstört wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht
der Behälter aus einem innerhalb
des geforderten Außentemperaturbereichs
elastisch bleibenden Material, beispielsweise Silikonkautschuk.
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Die Flüssigkeit in dem Behälter soll in dem geforderten Temperaturbereich
weder erstarren noch einen den Behälter zerstörenden Dampfdruck entwickeln und soll
Zusätze enthalten, die mit bestimmten Teilen der Verbrennungsgase unter Bildung
neutraler oder in ihrer Wirkung genau definierter Bestandteile reagieren. Die Flüssigkeit
kann aus einer wäßrigen Lösung von anorganischen oder organischen Verbindungen bestehen
oder ein organisches Lösungsmittel mit darin gelösten organischen oder anorganischen
Verbindungen sein.
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Der elastische Behälter kann ein Beutel mit einer Flüssigkeit gefüllt
sein, die eine wäßrige Lösung von Salzen, wie z. B. Ammoniumcarbonat, eine alkoholische
Lösung von z. B. Kalilauge oder eine beliebige andere dem chemischen Zweck entsprechende
Lösung oder ein Lösungsmittel ist.
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Der Beutel wird nach Einfüllen der Flüssigkeit flüssigkeits- und gasdicht
verschlossen.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch dargestellt.
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Fig. 1 stellt den Schnitt durch den Düsenteil einer Raketenbrennkammer
dar. Die Brennkammer 1 verjüngt sich zum engsten Querschnitt 2, der in die Düse
3 übergeht. Der elastische Beutel 4 wird in den engsten Querschnitt eirigepaßt.
Die Flüssigkeit 5 kann nach Einsetzen des Beutels und dessen Fixierung durch Verkleben
mit der Düse eingefüllt werden, worauf die Einfüllöffnung des Beutels durch Verkleben
oder Verschweißen oder auch mechanisch verschlossen wird. Zwischen Beutel 4 und
Pulverladung 6 befindet sich normalerweise ein Polsterraum, dessen Größe von der
Zündungsart und den Verbrennungscharakteristiken des verwendeten Treibpulvers abhängig
ist. Die nach der Zündung entstehenden heißen Pulvergase erzeugen in der Brennkammer
1 einen schnellen Druckanstieg, durch den der Beutel 4 zerrissen wird. Die Flüssigkeit
5 wird in Form feinster Tröpfchen mitgerissen. Ein Teil der Feuergase reagiert dabei
mit den in der Flüssigkeit enthaltenen wirksamen Substanzen. Beispielsweise wird
der bei der Verbrennung von ammoniumperchlorathaltigen Treibsätzen gebildete Chlorwasserstoff
mit einer ammoniakhaltigen Lösung unter Bildung von nichtkorrosivem und physiologisch
wenig wirksamem Ammoniumchlorid reagieren; in diesem Falle besteht also die Füllung
des Beutels aus einer wäßrigen Ammoniumcarbonat- oder Ammoniaklösung.
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Erfahrungsgemäß wird die Flüssigkeit nicht nur zerstäubt, sondern
fast völlig verdampft. Die zur Zerstäubung bzw. Verdampfung erforderliche Energie
wird dem Treibgasstrahl entnommen, der dadurch abgekühlt wird und auch an Druck
verliert. Die Vermischung der Treibgase mit der Flüssigkeit erfolgt vorwiegend in
und hinter der Lavaldüse, so daß eine die Leistung beeinträchtigende Energieverminderung
im Triebwerk selbst nicht besteht.
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Die Bemessung der Flüssigkeitsmenge ist abhängig vom gewünschten Verdämmungsgrad,
von der gewünschten Verminderung des Druckes hinter der Waffe, der geforderten Verminderung
unerwünschter Bestandteile durch chemische Reaktionen zwischen Flüssigkeit und Feuergasen
und dem für die Ballistik der Waffe notwendigen Gewicht.
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In Fig. II ist die prinzipielle Anbringung der Verdämmung in einem
Rohr eines rückstoßfreien Geschosses dargestellt. Der mit der Flüssigkeit 5 gefüllte
Beutel 4 wird durch eine starre Scheibe 7 verschlossen, die beispielsweise aus paraffinierter
Hartfaser oder einem wasserfesten Kunststoff bestehen kann. Der gefüllte und verschlossene
Beutel 4 wird in das Geschützrohr 8 eingeführt und durch Verkleben mit der Geschützwandung
so fixiert, daß ein definierter Raum zwischen der Pulverladung 6 und dem Beutel
4 besteht. Beim Abschuß spielen sich sinngemäß die gleichen Vorgänge wie bei der
Raketenbrennkammer ab.
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Einige Beispiele für die Zusammensetzung der Verdämmungsflüssigkeiten
sollen noch angegeben werden:
| 1. 6 bis 15 % Ammoniumcarbonat, |
| 2 bis 5 0% Ammoniumsulfat, |
Rest Wasser. Bei Verwendung der angeführten Rezeptur wird die bei der Verbrennung
perchlorathaltiger Treibsätze gebildete Chlorwasserstoffsäure ganz oder teilweise
durch die Bildung von Ammoniumchlorid neutralisiert und damit ihre korrodierende
Wirkung weitgehend aufgehoben.
| 2. 3 bis 8% Ammoniumrhodanid, |
| 5 bis 12 % Natriumcarbonat, |
| 2 bis 41/o Natriumhydroxyd, |
Rest Wasser. Der Schmelzpunkt dieser Mischung liegt unter -65° C, so daß sich diese
besonders für den Einsatz in Bordraketen für hochfliegende Flugzeuge eignet. Durch
den Gehalt an Ammoniumsalzen und an Carbonat bzw. Hydroxyd wird bei Verwendung von
perchlorathaltigen Treibsätzen ebenfalls eine Verminderung der beim Abbrand gebildeten
Chlorwasserstoffdämpfe erreicht und somit die korrodierende Wirkung herabgesetzt.
3. Alkoholische Kalilauge. Diese Zusammensetzung eignet sich besonders für den Einsatz
von Raketen auf Schiffen und bewirkt durch den Gehalt an Hydroxyd ebenfalls eine
Herabsetzung der Korrosion von Chlorwasserstoffdämpfen bei Verwendung perchlorhaltiger
Treibsätze. 4. 3 bis 12 % Ammoniumcarbonat, Rest Formamid. Hier gilt das für 3 Gesagte
sinngemäß, wobei eine verstärkte Verminderung der Chlorwasserstoffnebel erreicht
wird. 5. Emulsion von 2 bis 20% Ammoniumalaun in Tetrachlorkohlenstoff mit Zusatz
von Magnesiumstearat von 0,5 bis 211/o als Stabilisator. Diese Rezeptur eignet sich
besonders für den Einsatz in rückstoßfreien Geschützen bzw. Raketen mit Brennzeiten
unter 10 Millisekunden.
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6. EmulsioneinerwäßrigenDiammoniumhydrogenphosphatlösung in Siliconöl.
Diese Emulsion ist besonders geeignet für rückstoßfreie Geschütze mit Drallstabilisierung.
Neben
einer Verminderung der korrosiven Anteile der Treibgase hat
sie einen durch den Gehalt an Siliconöl bedingten zusätzlichen Effekt auf das Geschützrohr,
der sowohl einen Oberflächenschutz durch Ausbildung eines Siliconölfilms wie auch
eine Verminderung der Geschoßreibung im Rohr und in den Zügen zur Folge hat.