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Sprenggeschoss
DieErfindung bezieht sich auf ein Sprenggeschoss mit einem äusserenGehäusemantel aus einem schlagzähen isotropen hochpolymeren Werkstoff und einer an der Innenwandung des äusseren Gehäusemantels anliegenden Geschossstüllung, welche sich sowohl gegen den Boden des äusseren Gehäusemantels als auch gegen die Konstruktionsteile des Geschosses im Bereich der Gehäusemündung abstützt.
Sprenggeschosse solcher Art wurden bereits vorgeschlagen. Dabei bedingt der aus einem schlagzähen hochpolymeren Werkstoff bestehende äussere Gehäusemantel eine ausreichende Resistenz des Geschosskörpers gegenüber den vor allem dynamischenBeanspruchungenbeimTransport, Abschuss und Aufprall. Damit jedoch kein zu grosser Energieaufwand für die Zerlegung des Gehäusemantels im Augenblick der Detonation der Sprengladung erforderlich ist, ist es zweckmässig, den aus einem schlagzähen Kunststoff bestehenden äusseren Gehäusemantel möglichst dünnwandig auszubilden und einen isotropen hochpolymeren Werkstoff zu verwenden, also einen solchen, der keine gerichteten Faserverstärkungen enthält.
Hochpolymere isotrope Werkstoffe sind aber an sich infolge ihres relativ geringen Elastizitätsmoduls wenig steif. Bei einem leeren Geschoss wäre ein Gehäusemantel aus einem solchen Werkstoff im Hinblick auf die Beanspruchungen, die infolge von Trägheitskräften beim Abschuss bzw. Aufprall desGeschosses auftreten, nicht formstabil. Die als Druckkräfte in der Geschossachse wirkenden Trägheitskräfte übersteigen ohne Zweifel den kritischenBeuldruck des Gehäusemantels eines leeren Geschosses, wodurch Verbeulungen des Geschossmantels und in der Folge Brüche entstehen. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, im Innern des Sprenggeschosses eine an der Innenwandung des äusseren Gehäusemantels anliegende Geschossstützfüllung anzuordnen.
Es ist jedoch nicht jede Art und jede Anordnung der Geschossstützfüllung in gleicher Weise geeignet, dem Gehäusemantel auch bei den hohen Beanspruchungen während des Abschusses bzw. des Aufprallens des Geschosses eine ausreichende Formstabilität zu verleihen.
Da beispielsweise der Werkstoff des äusseren Gehäusemantels sehr oft einen vom Werkstoff der Ge-
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men, dass der äussere Gehäusemantel die Geschossstützfüllung bei einer Änderung der äusseren Temperaturverhältnisse nicht mehr dicht umschliesst, wodurch die angestrebte Stützwirkung der Geschossstützfüllung aufgehoben wird. - Da der schlagzähe isotrope hochpolymere Werkstoff des äusseren Gehäusemantels einen sehr hohen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, ist zu erwarten, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der Geschossstützfüllung niedriger sein wird. Bei hohen Aussentemperaturen würde demnach der äussere Gehäusemantel stärker gedehnt werden als die Geschossstützfüllung.
Dieser Mangel wird gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass der hochpolymere Werkstoff des
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Geschossstützfüllung aufweist.
In diesem Falle wird sich bei einer Temperaturerhöhung der Gehäusemantel in gleichem Ausmass wie die Geschossstützfüllung in der Richtung der Zugvorspannung dehnen, wobei die Vorspannungen langsam abgebaut werden, bis bei einer bestimmten Temperatur (beispielsweise bei 600 - obere Grenze des Temperaturbereiches der Abnahmebedingungen) der spannungslose Zustand erreicht ist, bei dem aber noch immer eine lückenlose Stützung des Gehäusemantels durch die Geschossstützfüllung gegeben ist. Bei Temperaturverringerungen hingegen findet ein Aufbau der Zugspannungen im Gehäusemantel statt.
Die erfindungsgemässe Massnahme, den Gehäusemantel unter einer Zugvorspannung mit der Geschossstützfüllung zu verbinden, ist nicht nur im Hinblick auf eventuelle Dehnungen infolge Temperaturschwankungen von Vorteil, sondern bedingt auch eine Verminderung der Druckbeanspruchung des isotropen hoch-
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polymeren Werkstoffes des äusseren Gehäusemantels während des Abschusses oder Aufprallens des Geschosses, indem ein Teil der auftretenden Druckbelastung vorerst die Zugvorspannung abbauen muss, bevor erst die eigentliche Druckbeanspruchung im Gehäusemantel zur Wirkung gelangen kann. Dies ist deshalb sehr wichtig, weil die isotropen hochpolymeren Werkstoffe im allgemeinen eine relativ geringe Druckfestigkeit aufweisen.
Die obere Abstützung der Geschossstützfüllung kann zweckmässigerweise gegen die in das Innere des Gehäusemantels ragenden Konstruktionsteile des Zündkopfes erfolgen. Es ist jedoch auch eine gleichzeitige Abstützung gegen die geneigte bzw. gewölbte Schulter des Gehäusemantels im Bereich der oberen Öffnung des Gehäusemantels vorteilhaft.
Für den äusseren Gehäusemantel werden isotrope hochpolymere Werkstoffe verwendet, welche schlagfest(Schlagzähigkeitan > 50cmkg/cm2)vorzugsweisehochschlagfest(Schlagzähigkeitan > 100cmkg/cm2) sind, beispielsweise Polyäthylen. Ein Gehäusemantel dieser Art ist gegen Stossbeanspruchungen sehr resistent und neigt erst bei den extrem hohen Belastungsgeschwindigkeiten der Detonation des Sprengstoffes zu Sprödbrüchen. Die Sprödbruchneigung bei der Detonation und die durch die gute Schlagfestigkeit bedingte Möglichkeit, dem Gehäusemantel eine geringe Wandstärke zu geben, bedingt einen relativ geringen Energieaufwand für die Zerlegung des Gehäusemantels.
Für die Geschossstützfüllung sind aber sprödere Werkstoffe (Schlagzähigkeit an < 50 cmkg/cm2, vorzugsweise an < 20 cmkg/cm2) vorzuziehen, damit nicht die Geschossstützfüllung - die nicht dünnwandig ist - Anlass zu einer beträchtlichen Steigerung desEnergieaufwandes für dieZerlegung des Sprenggeschosses bei der Detonation gibt. Als Beispiele seien Beton oder ein spröder hochpolymerer Werkstoff, beispielsweise gewöhnliches Polystyrol, genannt.
Die Geschossstüllung kann auch als Trägerschichte für Partikel aus Metall dienen, welche bei splitterwirksamen Sprenggeschossen erforderlich sind.
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schossstützfüllung von Temperaturschwankungen soll mindestens in einem Temperaturbereich von -400C bis +60C gelten, da die für Geschosse geltenden Abnahmebedingungen die Funktionsbeständigkeit eines Geschosses in diesem Temperaturbereich fordern. Es ist daher zweckmässig, wenn der hochpolymere Werkstoff des äusseren Gehäusemantels bei einer Gebrauchstemperatur von -400C bis oj'600C eine Zugvorspannung gegenüber der Geschossstützfüllung aufweist.
DieErfindung ist in derZeichnung'durchAusführungsbeispiele näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.
Fig. l zeigt teilweise im Schnitt eine Wurfgranate mit einteiligem Gehäusemantel. Fig. 2 zeigt eine Wurfgranate mit zweiteiligem Gehäusemantel und Fig.3 ebenfalls eine Wurfgranate mit zweiteiligem Ge- häusemantel.
Die Wurfgranate nach Fig. 1 besteht aus einem Kopfzünder 1, einem einteiligen Gehäusemantel 2, Stabilisierungsflügeln 3, einer Geschossstützfüllung 4 mit darin eingebetteten Metallpartikeln 5 und einer Sprengladung 6. Nicht dargestellt ist das Treibladungsrohr, welches auf einem Fortsatz des Gehäusemantels aufgesteckt wird.
DerGehäusemantel 2 besteht ausNiederdruckpolyäthylen und weist bei einem Geschosskaliber von 81 cm eine Wandstärke auf, die kleiner ist als 3 mm. Die Stabilisierungsflügel 3 sind ebenfalls aus Niederdruckpolyäthylen. Die Geschossstützfüllung 4 besteht aus gewöhnlichem Polystyrol.
DieHerstellung einer Wurfgranate nach Fig. l kann auf die Weise erfolgen, dass man zunächst die Geschossstützfüllung 4 im Spritzgussverfahren (oder einem andern Formgebungsverfahren) herstellt. Dabei müssen in die Form ein Kern für den Hohlraum, der für die Sprengladung vorgesehen'ist sowie die einzuarbeitenden Metallpartikel 5 eingebracht werden. In einem weiterenArbeitsgang wird der Werkstoff desGehäusemantels 2 direkt auf die vorzugsweise vorher abgekühlte, als Kern dienende Geschossstützfüllung 4 aufgeformt, beispielsweise aufgespritzt. Die Abkühlung des Werkstoffes des Gehäusemantels 2 bedingt eine Schrumpfung desselben und damit eine feste Haftung des Gehäusemantels 2 an der Geschossstützfüllung 4 sowie darüber hinaus eine Zugvorspannung des Gehäusemantels.
Diese Zugvorspannung ist aus den in der Einleitung angeführten Gründen sehr wichtig, zumal beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l der in der Einleitung erwähnte Fall, dass nämlich der Wärmeausdehnungs-
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= 200. 10-5(Polystyrol : α=80.10-6), gegeben ist.
Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren wird auch ein Verschmelzen des Werkstoffes des Gehäusemantels mit dem der Geschossstützfüllung eintreten, insbesondere dann, wenn man letztere vor dem Aufformen des Gehäusemantels nicht sehr stark abkühlt.
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Die wesentlichen Teile der in Fig. 2 dargestellten Wurfgranate sind der Kopfzünder 1, der hier zweiteilige Gehäusemantel 2, die Stabilisierungsflügel 3, die Geschossstützfüllung 4 mit den Metallpartikeln 5 und die Sprengladung 6. Nicht dargestellt ist wieder das Treibladungsrohr.
Der Gehäusemantel 2 besteht aus Polyamid und weist bei einem Geschosskaliber von 81 cm eine Wandstärke auf, die kleiner ist als 3 mm. Die Stabilisierungsflügel 3 sind ebenfalls aus Polyamid. Die Geschossstützfüllung 4 besteht aus Beton.
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mit den Metallpartikeln 5 vermischte Betonbrei eingefüllt und an die Innenwandung des Gehäusemantels 2 angedrückt. Ein innerer Hohlraum für die Sprengladung wird freigelassen.
Auch bei diesem Beispiel ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäusemantels (Polyamid: 110. 10-6) grösser als der der Geschossstützfüllung (Beton : ct = 11. 10-6).
Der äussere Gehäusemantel wird beiNormaltemperatur unter Zugvorspannung gesetzt. Dies kann man erreichen, wenn man das mitBeton gefüllte Spreggeschoss auf +600C erwärmt und bei dieser Temperatur die wegen der stärkeren Dehnung des Gehäusemantels gelockerte Verbindung mit der Geschossstützfüllung durch weiteres Zusammenschrauben der beiden Teile des Gehäusemantels wieder lückenlos herstellt. Hierauf werden die beiden Teile des Gehäusemantels an der Gewindestelle verschweisst. Bei der Abkühlung
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 stellt ebenfalls eine Wurfgranate dar, welche aus einem zweiteiligen Gehäusemantel 2 besteht. Die übrigen Konstruktionsteile sind der Kopfzünder 1, die Stabilisierungsflügel 3, die Geschossstützfüllung 4 mit den Metallpartikeln 5 und die Sprengladung 6.
Der Gehäusemantel 2 und die Stabilisierungsflügel 3 bestehen aus schlagfestem Polystyrol. Die Wandstärke des Gehäusemantels ist bei einer 81 cm Wurfgranate kleiner als 5 mm. Der WerkstoffderGeschossstützfüllung 4 ist ein gewöhnliches sprödes Polystyrol.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der bevorzugte Fall eintreten, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäusemantels gleich dem der Geschossstützfüllung ist, da es sowohl schlagfestes als auch sprödes Polystyrol mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von ce = 80. 10 -6gibt. Obgleich demnach infolge Temperaturschwankungen keine Beeinträchtigung der Stützwirkung der Geschossstützfüllung zu befürchten ist, wird der äussere Gehäusemantel trotzdem bei mittlerer Gebrauchstemperatur unter Zugvorspannung gesetzt, damit die beim Abschuss des Geschosses im äusseren Gehäusemantel auftretenden Druckbelastungen vorerst die vorhandene Zugvorspannung abbauen müssen, wodurch eine Verringerung der Druckbeanspruchung des Werkstoffes des äusseren Gehäusemantels erzielt wird.
DieAnwendungsmöglichkeit der Erfindung ist nicht auf flügelstabilisierte Geschosse. beschränkt. Auch drallstabilisierte Geschosse oder Handgranaten kann man nach den erfindungsgemässen Richtlinien herstellen.
Auch die beschriebenen Werkstoffkombinationen sind nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen, ebenso nicht die Beispiele für das Herstellungsverfahren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sprenggeschoss mit einem äusseren Gehäusemantel aus einem schlagzähen isotropen hochpolyme- ren Werkstoff und einer an der Innenwandung des äusseren Gehäusemantels anliegenden Geschossstützfüllung, welche sich sowohl gegen den Boden des äusseren Gehäusemantels als auch gegen die Konstruktionteile des Geschosses im Bereich der Gehäusemündung abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der hochpolymere Werkstoff des äusseren Gehäusemantels zumindest bei mittlererGebrauchstemperatur eine Zugvorspannung gegenüber der Geschossstützfüllung aufweist.