액체발사화약대포

액체 발사 화약 대포

제1도는 본 발명을 실시하는 유체 역학적으로 안정화된 연소기를 갖고 있는 벌크 장전된 액체 발사 화약 대포(liquid propellant gun)를 도시한 도면.

제2도는 연소기 내의 액체 발사 화약 및 점화 가스의 흐름을 도시한 사시도.

제3도는 한 가능한 형태의 역학적 충전 후, 점화 전의 연소기 내의 액체 가스 경계면을 도시한 다이아그램.

제4도는 점화 후의 연소기 내의 액체 가스 경게면을 도시한 다이아그램.

제5도는 헬름홀즈(Helmholtz) 증가된 연소 중의 연소기 내의 액체 가스 경계면을 도시한 다이아그램.

제6도는 제2도에서와 같이 파선형 흐름(cyclonic flow) 및 접선 방향 점화기를 도시한 다이아그램.

제7도는 중앙 점화기 및 토로이달 흐름(toroidal flow)을 도시한 다이아그램.

제8도는 흐름들의 조합을 도시한 다이아그램.

제9도는 100% 이하의 장전 밀도로 자동적으로 개시되는 벌크 장전 액체 발사 화약 대포의 다른 실시예를 도시한 도면.

제10도는 피스톤/밸브에 의해 분리된 두 개의 챔버들을 사용하는 벌크 장전된 액체 발사 화약 대포의 다른 실시예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,52,82 : 포신 12, 54, 84 : 발포 보어

14 : 발사체 수납 챔버 16, 60 : 연소 챔버

26 : 인입구 26A : 점화기

28,72,106 : 발사체 30, 56, 86 : 추진 원뿔부

32 : 발사 화약(propellant) 덩어리

62 : 포미(breech) 덮개 64 : 피스톤

66 : 스프링 68 : 댐퍼

70 : 점화기 인입구 80 : 하우징

88 : 전방 연소 챔버 90 : 후방 연소 챔버

92 : 피스톤 밸브 96 : 전방 원형면

98 : 후방 환형면 102 : 전방 환형면

본 발명은 대포의 연소 챔버속으로 벌크 장전된 액체 발사 화약(ilquid propellant)의 충전물을 이용하는 대포에 관한 것이다. 발사 사이클 전체에 걸쳐서 연소 과정의 제어는 연소 과정과 적절히 결합할 수 있는 바람직한 유체 역학적 흐름 패턴을 설정하기 위해 충전물 위치, 충전물 장전 밀도, 챔버의 기하학적 형상, 발사 화약 충전 과정 및 점화시 작동을 사용함으로써 이루어진다.

전통적인 벌크 장전 액체 발사 화약 대포들은 전혀 압출이 불가능한 발사 화약으로 체적이 거의 100퍼센트 완전히 장전된다. 충전물의 포미(breech) 단부 근처에 위치한 꽃불(pyrotcchnic) 점화기는 연소 과정을 개시하는 데 시용된다. 발사 사이클은 다음과 같이 진행된다.

단일 또는 다중 고온 가스 분사물은 점화기로부터 분무된다. 액체 압력은 순응하지 않는 액체로 인해 점화기로부터의 질량 부가와 함께 아주 급격하게 증가된다. 아주 적은 연소가 발생할지라도, 연소기에 의해 생긴 높은 압력은 발사체 이동을 시작하기에는 충분하다.

발사체가 이동함에 따라, 더 많은 체적이 연소 가수들이 팽창되는데 이용될 수 있고, 설정된 연소량이 발사체가 이동하는 동안 압력을 유지하기에 충분치 않기 때문에 압력이 강하된다. 발사체가 튜브로 하강함에 따라, 포미에서의 가벼운 연소 가스들이 무거운 액체를 튜브로 하강시키도록 가속시키게 된다. 이것은 불안정한 흐름 상태로서, 레이라이-테일러 불안정성(Rayleigh-Taylor instability)이라 불린다. 무거운 액체보다 더 쉽게 튜브로 하강될 수 있는 가벼운 가스는 액체와 위치를 바꿈으로써 안정성을 얻으려 한다. 다중 가스 핑거(finger)들은 액체속으로 침투하게 된다. 튜브안에 유체역학적 경계층이 설정됨에 따라, 침투 가스 핑거들은 테일러 공동(Taylor cavity)이라 불리는 단일 중앙 가스 기둥속으로 합체된다. 테일러 공동 침투 과정이 진행되는 동안, 발사체 이동에 의해 생긴 체적 팽창으로 인해 압력을 유지시키기 위해 불충분한 연소가 일어나기 때문에, 압력이 계속 강하된다. 테일러공동이 발사체의 기부까지 침투한 후에, 액체는 튜브벽을 따라 직선을 이루는 고리를 형성하게 되고, 포미와 발사체 사이에는 가스 코어가 설정된다. 침투 후에, 액체가 더 이상 튜브를 따라 아래로 동일한 속도로 가속되기보다는 기체가 중앙 코어 밖으로 급속히 배기되려 한다. 가스 코어와 액체 고리 사이에는 아주 빠른 상대 속도가 나타난다. 그 결과 캘빈-헬름홀쯔 전단층 불안정성(Kelvin-Helmholtz shear-layer instability)라 불리는 다른 전통적인 흐름 현상이 발생한다. 본질적으로 다른 유체 속도들은 표면 파동을 발생시켜, 그 결과, 작은 방울(droplet)들이 액체표면으로부터 분리되어 가스 코어속으로 반입된다. 이러한 표면 지역 증대 기구(mechanism)는 성공적인 발사 능력에 필요한 고연소율을 달성하는데 중요한 책임이있다. 테일러 공동이 발사체 기부까지 침투할 때 액체 발사 화약의 5퍼센트만이 연소되었다. 완전한 침투가 발생하고 헬름홀쯔 증대 연소가 설정된 바로 직후에, 압력은 다시 상승하기 시작한다. 이러한 헬름홀쯔 증대 연소는 액체 발사 화약 충전물이 연소에 의해 완전히 소비될 때까지 계속된다.

점화 과정을 통해 약간의 제어가 가능하지만, 테일러 공동 침투 및 헬름홀쯔 연소의 경우에는 아주 적은 연속적인 제어만이 가능하다. 다행스럽게도, 이러한 과정들은 수천번의 성공적인 벌크 발포(bulk firing)에 의해 입증된 것처럼 어느 정도 자기 제어적이다. 발사체가 더 신속히 전방으로 이동하여 발사체 뒤쪽에 부가적인 체적이 발생할 때, 테일러 공동은 더 빨리 침투할 수 있고, 전단층 경계면이 신장할 수 있으므로, 연소율을 크게 증가시킨다. 마찬가지로, 발사체가 더 느리게 전방으로 이동하는 경우, 테일러 및 헬름홀쯔 기구가 신속하게 반응 지역을 증대시키지 않기 때문에 연소율은 가장 양호한 레벨에 도달된다. 따라서, 고 연소율은 허용될 수 없을 때가 아니라 필요할 때 발생된다.

역사적으로, 벌크 장전 발포 성능은 충분한 제어 성능 및 반복 성능이 결여로 인해 어려움을 겪어왔다. 종래의 연구원들의 가장 중요한 단일된 의견은 반복 불가능한 점화는 주로 반복 불가능한 포구(muzzle) 속도의 주 원인이었다는 것이다. 다른 실패 원인은 과도하게 미세한 혼합, 부적절한 장전, 의심스러운 발사 화약 조성, 사전에 더럽혀진 재료 및 지연된 점화를 포함한다. 이들 중의 어느 것도 벌크 액체 발사 화약 연소 과정에는 본질적으로 존재하지 않는다.

벌크 장전 액체 발사 화약 대포들의 예들은 더블유, 엘. 블랙등에게 1984년 10월 23일에 허여된 미합중국 특허 제4,478,128호 및 에스. 이. 아일러 등에게 1979년 7월 10일에 허여된 미합중국 특허 제4,160,405호에서 찾을 수 있다.

제이. 캠프벨 2세에게 1981년 5월 26일에 허여된 미합중국 특허 제4,269,107호는 피스톤의 후미에 저장 및 펌핑 챔버를 그리고 피스톤의 전방에 연소 챔버를 갖고 있는 대표적인 액체 발사 화약 대포를 보여준다. 저장 챔버로의 발사 화약의 진입을 갖혀 있는 기포들을 저장 챔버로부터 배기구를 통해 밀어내는 소용돌이 흐름을 제공하도록 대포축(gun axis)에 대해 일정한 각도로 이루어진다.

디. 에프. 머피에게 1969년 2월 11일에 허여된 미합중국 특허 제3,426,534호는 접선 방향 유체 및 가스 인입구들을 갖는 원형 제어 챔버에 의해 공급되는 연소챔버를 갖고 있는 로켓트를 개시하고 있다.

본 발명의 목적은 발사 화약의 연소 특성과 조화될 수 있는 유체 역학적 흐름 패턴을 도입함으로써 연소 챔버 및 대포 튜브 내에서의 연소를 제어하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액체 발사 화약 충전물의 고온 점화 지역에서 점화가스의 커넬(kernel)(연소체적)의 재순환에 의해 주 충전물에 반복가능한 점화 과정을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 점화 지역의 반응 종류의 화학적 및 열적 피이드 백(feedback)을 증진시킴으로써 충전물에 더 낮은 필요 점화 압력을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 액체 충전물을 통해 점화된 생성물의 송풍 하강(blow-down)을 연장하고 압력 상승을 완충시키는 가스 축적물로서 작용하도록 자유 체적(부조량)을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 발사체의 조기 발사 시작을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 점화 전에 바람직한 발사 화약 형상(위치 및 이동)을 설정하기 위해 발사 화약 충전 과정을 이용하는 것이다.

본 발명의 특징은 충전물의 연소 가스의 바람직한 연소 패턴을 설정하기 위해 측면 또는 후방으로부터의 점화 가스의 접선 방향 흐름에 의해 점화되는 점화전에, 전체 체적보다 적은 체적(예컨데, 30 내지 90%)까지 단일 발사 화약(monopropellant) 또는 이중 발사 화약(bi-proprellant)의 충전물로 채워지는 연소 챔버(연소기)를 갖고 있는 대포를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 이점 및 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 다음 설명으로부터 명백해진다.

본 발명의 유체 역학적으로 안정화된 연소기(Hydrodynamically Stabilized Combustor)(HDSC)는 다음 사항을 통합함으로써 전통적인 벌크 액체 발사 화약 대포들을 저해하던 반복 불가능한 포구 속도 문제점을 해결한다.

가스 축적/증가된 부족량(Gas Accumulation/Increased Ullage) - 부족량을 초기 점화기 작동으로부터 시작되는 발사체 발사와 결합되지 않음으로써, 바람직한 압력 상승을 유지하기에 충분한 연소가 시작되게 한다. 또한, 부족량은 압력 변천을 완화시켜 여러 가지 유익한 결과를 가져온다.

접선 방향 점화기 분사(Tangential Igniter Jet) - 점화기의 접선 방향 설정은 저압/저충전 밀도 환경에서의 즉각적이고 반복 가능한 점화에 필요한 점화 지역에서의 에너지 및 반응 종류의 열적 및 화학적 피이드백을 증진시킨다.

테일러 공동 침투 중의 소용돌이(Swirl During Tayler Cavity Penetration) -소용돌이는 더 신속하게 침투하고 더 큰 단일 테일러 공동이 아주 신속하게 형성되도록 한다.

또한, 소용돌이는 회전 방향으로 헬름홀쯔 표면 지역의 증대를 야기시킴으로써 초기 공동 침투 단계 중에 연소율의 증가를 야기시킨다.

헬름홀쯔 연소 중의 소용돌이(Swirl During Helmholtz Burning) - 액체 고리의 소용돌이는 액체 표면을 부분적으로 안정화시키고 헬름홀쯔 표면 지역 증대를 억제하는 방사상 가속을 유도한다.

역학적 충전(Dynamic Fill) - 급속한 접선 방향 충전을 선택하는 것은 챔버벽을 따라 직선으로 형성되는 고리내에 초기에 발사 화약을 형성하게 된다. 이것은 테일러 공동 침투를 방지하고, 연소 헬름홀쯔 고리를 직접 형성하게 된다.

부족량의 증대로 인해 생긴 바람직한 가스 축적기 효과 및 발사 화약 형상을 달성하기 위해 다양한 방법이 가능하다. 네가지 가능한 형상은 다음과 같다.

1. 파괴 가능한/1회용 체적 디스플레이서(displacer) 예컨데, 스티로폼 (Styrofoam)의 체적 ; 2. 충전물로부터 부족량을 분리시키는 기계식 피스톤 또는 밸브 ; 3. 충전물 및 부족량을 위치시키기 위해 회전모멘트를 이용하는 역학적 충전과정 ; 및 4. 점화기 및 연소 기하학적 형상이 바람직한 흐름을 설정하는 정적(static) 충전 과정.

상기 및 이와 관련된 개발 과정에서 가장 광범위하게 사용되었던 발사 화약은 20% 수용액내에서 산화제로서 히드록시암모늄 질산염 60.9% 및 트리에타놀암모늄 질산염 19.2%로 조성된 단일 발사 화약(monopropellant)인 데, 이것은 LGP 1846로 명명된다.

제1도 및 제2도에는 HDSC를 실시하는 액체 발사 화약 대포가 도시되어 있다. 대포는 전방 발포 보어(12), 중간 발사체 수납 챔버(14) 및 후방 연소 챔버(16)를 갖고 있는 포신(또는 튜브)(10)을 포함한다. 연소 챔버(16)는 사실상 발사체 수납 챔버(14)의 직경보다 더 크고 발사체 수납 챔버의 직경으로 전방으로 점진적으로 감소하는 사실상 최후방 직경을 갖고 있는 전구형(bulbous shape)일 수 있다. 연소챔버의 후방 단부는 통상의 포미 기구(16)에 의해 폐쇄된다. 포신은 반동(recoil) 실린더(20) 내에 정착된다. 반동 실린더는 통상의 장착 기구(22)에 의해 저지된다. 제1 코달(chordral) 인입구(24)는 연소 챔버 내부벽에 대해 접선상의 액체 발사 화학의 흐름을 제공하도록 연소 챔버의 전방 부분으로 향해 있다. 액체 발사 화약의 공급물 (24A)은 압력하에서 밸브(24B)를 통해 인입구(24)로 공급된다. 밸브는 동력식 계기 실린더로서 구현될 수 있다. 점화기로서 작용하는 제2 코달 인입구(26)는 연소 챔버의 내부벽에 대해 접선상의 점화 가스의 흐름을 제공하도록 연소 챔버의 후방부분으로 향해 있다. 점화기의 방사상 위치는 충전물의 용도 및 비율에 따라 결정되는 데, 발사 사이클의 초기 부분에 포함되는 것이 바람직하다.

인입구(26)로는 예컨데, 이. 애쉬레이에게 1980년 11월 4일에 허여된 미합중국 특허 제4,231,282호에 도시된 것과 같이 고온 연소 가스의 공급물(26A)이 공급된다. 통상의 발사체(28)가 발사체 수납 챔버(14)속으로 장전되어 발포 보어(12)와 수납 챔버(14)사이의 직경 전이부에 통상의 추진 원뿔부(30)에 의해 정지된다.

제2도는 유체 흐름의 개략도이다. 처음에, 연소 챔버(16)는 동력 충전 선택인 경우에, 액체 발사 화약으로 체적 기준으로 약 70% 장전되고 30%의 초기 가스 부족량이 남도록 공급물(24A)로부터 인입구(24)에 의해 접선 방향으로 충전된다. 충전 시스템은 대포의 종방향 축에 관하여 액체 발사 화약을 원심 작용을 받게 하고 보유된 부족 가스가 종방향 축을 향해 이동하도록 파선형 흐름 패턴을 형성하기 위해 액체 발사 화약을 주입한다. 따라서, 점화기 가스들이 시스템으로 들어가기 전의 경우에도 가스와 액체의 경계면이 존재한다. 또한, 점화기는 공급물(26A)로부터 인입구(26)에 의해 포미 근처의 연소 챔버속으로 접선 방향으로 점화되어, 점화가스를 연소 챔버의 포미 단부에서 원주 방향으로 순환시키고, 발사 화약의 파선형 이동에 기여한다. 이것은 갖힌 연료 연소 부산물 가스와 점화기 부산물 가스의 혼합물 및 점화가스를 여러번 점화기 인입구(26)로 통과시켜 점화를 촉진시킨다. 액체 발사 화약의 점화는 점화기 유도 챔버 압력이 약 3000psi (210.9 kg/㎠)에 도달할 때 포미 단부에서 발생하며; 추진 원뿔부를 전방으로 지나는 발사체 이동은 약 5000psi(351.5kg/㎠)에서 시작한다. 연소 가스는 발사체를 뒤따르게 되어, (전단-발생된 불안정성에 의한) 액체-가스 표면적 증대 및 필요한 연소율의 증가를 가져온다.

가속 유체 영역은 발사체의 기부까지 침투하게 되는 테일러 공동과 유사한 연소 지역을 형성하게 된다. 테일러 공동에 의한 이러한 침투가 발생한 후에, 액체 발사 화약의 남아 있는 고리상의 켈빈-헬름홀쯔 불안정성은 충전물이 소비될 때까지 연소 표면적을 증대시키게 된다. 장전 및 밀도 및 충전 과정에 따라, 헬름홀쯔 증대 연소는 테일러 공동 침투없이 직접 설정될 수 있다.

HDSC 발사 사이클의 임계 단계들은 (i)발사 화약 충전 (ii)점화 및 (iii)연소 단계들을 포함한다. 이제, 이들 단계들의 각각을 보다 상세히 기술하겠다.

발사 화약 충전(Propellant Fill). HDSC에 관련된 두가지 설계 기준은 챔버 내의 파선형 흐름 패턴을 유도하기 위해 충전시 큰 부족량(표준 온도 및 압력에서 약 30 체적 %)의 유지 및 발사 화약 주입 설비이다. 발사 화약 덩어리(32)는 충전과정이 완료된 후에 수초동안 각 모멘트(angular momentum)를 유지하게 된다. 제3도는 충전 후에 액체 고리를 포함하는 시스템을 보여준다. 양호하게도, 충전 오리피스 및 동력 계기 실린더가 1초 이내에 충전을 완료하도록 조정된다. 만일 더 많은 이동하는 충전물 효과가 요구된다면, 발사체 근처 지역의 완전한 체적 충전이 바람직하다.

점화(Ignition). 점화 과정은 외부 점화기(26A)로부터의 고온 가스(34)가 연소 챔버(16)의 포미 단부에서 인입구(26)에 의해 접선 방향으로 주입될 때 시작된다. HDSC 점화의 중요한 부분은 점화원(ignition source)(26) 부근에서 액체 발사 화약의 증가된 진류 시간이다. 가스의 점화기 분사의 모멘트는 대포축에 수직인 포미의 평면 영역에 제한되기 때문에, 가스는 축방향 모멘트 성분이 가스 흐름 내에 설정되기 전에 압력이 증가함에 따라 방향을 변화시켜야 한다. 그 동안, 점화기 분사는 재순환 영역에 발사 화약의 일부를 보유하게 된다. (점화기 가스와 혼합하게 되는 충전물의 비율을 결정하는 변수들은 점화기 영역, 속도, 기간 및 포미 형상을 포함한다.)

점화기 가스의 흐름 모멘트는 벽에 대해 점화기 분사를 제한하게 되고; 또한, 고밀도 액체 작은 방울은 벽을 향해 가속되어진다. 따라서, 제4도에 도시된 것처럼 포미 재순환 지역에서 연속적인 혼합이 발생하게 되어, 모멘트와 열의 전달을 야기시킨다.

에너지는 점화기 가스로부터 발사 화약으로 전달되어, 발사 화약의 온도를 상승시킨다. 발사 화약은 수증기가 약100℃에서 사라지기 시작하기 때문에 더 쉽게 점화된다. 발사 화약은 약 124℃에서 피즈(fizz) 연소되기 시작한다. 이러한 피즈 모드는 발사 화약의 HAN 성분만의 결합 파괴 및 기화로 이루어진다. HAN의 기화는 챔버 압력을 별로 증가시키기 않고; 압력 상승은 주로 점화기 가스에 기인한다.

연소(Combustion). 압력이 약 3000psi(210.9kg㎠)으로 상승할 때, 피즈-연소에서 해방된 반응 종류의 농도는 단일 발사 화약의 연료 성분(TEAN)과 반응을 유지하기에 충분하다. 이것은 피즈-연소로부터 불꽃 연소로의 전이이다. 이때, 압력은 아주 급속하게 상승하게 된다. 선형 연소율은 단지 약 30.5 cm/sce이기 때문에, 총 연소율은 표면적을 증가시킴으로써만 증가될 수 있다. 이때, 헬름홀쯔 전단 불안정성은 제5도에 도시된 것처럼 연소에 이용할 수 있는 액체 표면적을 크게 증대시킨다. 그 다음에, 발사체는 약 5000 psi(351.5 kg/㎠)에서 추진 원뿔부를 지나 이동된다. 이러한 발포 시작 압력이 달성될 때, 연소 가스는 통상의 벌크 장전 대포의 특성인 액체 고리를 통해 신속히 이동한다.

다른 흐름 패턴들도 이용될 수 있다. 제2도에 도시된 기부선(baseline)과 동일하며, 파선형 또는 소용돌이형이고, 중심축 주위의 흐름을 증진시키고 가스 원뿔형을 형성시키는 접선 방향 점화기(26A)를 이용한다. 둘째, 제7도에 도시한 것처럼, 연소 챔버 전방 부분을 향하여 아래로 무거운 작은 방울을 떨어뜨릴 수 있는 토로이달 순환을 발생시키는 중앙 점화기(26B)를 이용한다. 셋째, 제8도에 도시된 것처럼, 연소 챔버 전방 부분의 벽에서 흐름을 지연시키고 초기에는 발사 화약의 그리고 나중에는 가수의 중앙 코어가 발사체의 기부와 함께 전방으로 신속히 흘러 연소 과정과 바람직한 결합을 이루도록 하기 위해, 점화기(26C, 26D)에 의한 첫 번째 두개의 흐름 패턴과 마찰 유체 역학적 경계층의 조합을 이용한다.

제9도에는 발사 화약을 전방으로 보내지만 100%의 이하의 장전 밀도를 제공하는 시스템이 도시되어 있다. 하우징(50)은 포신(52), 발포 보어(54), 추진 원뿔부(56), 발사체 수납 부분(58), 연소 챔버(60) 및 포미 덮개(62)를 포함한다. 피스톤(64)은 챔버(60) 내에 위치되고, 댐퍼(대시-포트)(68)와 약한 스프링(66)을 전방으로 편향시킨다. 점화기 인입구(70)는 최전방 이동시에 피스톤(64)의 전방을 연소 챔버 속으로 끌어들인다. 발사체(72)는 추진 원뿔부(56)에 들어갈 때까지 발사체 수납 부분(58) 속으로 삽입된다. 연소 챔버는 발사체의 기부의 바로 후방의 인입구(74)로부터의 발사 화약에 의해 완전히 장전된다. 점화기 가스 흐름은 소용돌이가 형성되어 동안 먼저 피스톤을 약한 스프링에 대하여 후방에서 가압하게 된다. 피스톤이 바닥으로 내려간 후에만 발사 화약이 상당히 가압되어진다. 그 결과, 발사 화약이 점화 될 때, 모든 발사 화약은 연소 챔버의 전방 부분에 있게 되고, 점화 가스는 피스톤을 이동시켜, 100% 보다 훨씬 아래의 장전 밀도를 제공하도록 연소 챔버의 체적을 확대시키게 된다. 만일, 피스톤에 의해 제공된 이동 체적이 챔버의 최종 체적의 30%라면, 장전 밀도는 70%이다. 이러한 접근 방법은 액체 충전물의 나머지가 발사체와 함께 전방으로 이동하는 이동 충전물 효과를 위해 바람직한 형상으로 발사체의 바로 후방에 발사 화약을 재위치 설정시키는 부가적인 이점을 갖는다.

제10도는 동일한 발사 기능을 달성하기 위한 다른 접근 방법을 도시하고 있다. 하우징(80)은 포신 부분(82), 발포 보어(84), 추진 원뿔부(86), 전방 연소 챔버(88) 및 후방 연소 챔버(90)를 포함한다. 피스톤 밸브(92)는 전방 원형면(96) 및 후방 환형면(98)을 갖고 있는 절두원추식 원뿔형 헤드 부분(94)과, 전방 환형면(102)를 갖고 있는 기부 부분(100)를 갖는다. 스프링(104)은 피스톤 헤드(94)가 후방 챔버(90)로부터 전방 챔버(88)를 폐쇄하도록 피스톤을 전방으로 편향시킨다. 전방 원형면(96)은 최대 지역을 갖고, 후방 환형면(98)은 더 작은 지역을 갖고, 전방 환형면(102)은 최소 지역을 갖는다. 액체 발사 화약을 위한 코달 인입구(104)는, 추진 원뿔부(86)에 의해 보어(84)내에 위치한 발사체(106)의 기부 후방에서, 전방 챔버 내에 제공된다. 액체 발사 화약의 가압 공급물(108)은, 밸브(110)를 경유하여, 전방 챔버를 완전히 채운다. 액체 발사 화약을 위한 코달 인입구(112)는 후방 챔버 내에 제공된다. 액체 발사 화약의 가압 공급물(114)은, 밸브(116)를 경유하여, 콘 부족 체적을 남기는 소량의 액체 발사 화약의 충전물을 후방 챔버에 제공한다. 점화 가스(12)를 위한 코달인입구(118)는 후방 챔버의 후방 부분에 제공되고, 밸브(122)를 통해 점화 가스 공급원(12)에 접속된다. 처음에 점화 가스가 후방 챔버 속으로 공급될 때 전방 챔버는 피스톤 헤드(94)에 의해 밀봉이 해제되고, 점화 가스는 높은 부족량, 낮은 발사 화약 밀도 체적으로 재순환한다. 압력이 가중됨에 따라, 전방면(98)과 후방면(102) 사이의 압력차는 스프링의 편향을 극복하여 피스톤을 후방으로 이동시키게 된다. 따라서, 전방 챔버에서 연소 가스를 발사 화약의 기둥속으로 들어가도록 하기 위해 환형 구멍(126)이 제공된다.