DE10112254C1 - Ein durch geeignete Materialpaarung gewichtsreduziertes Waffenrohr mit besseren Wärmeabstrahleigenschaften und gleichbleibender Präzision - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein durch geeignete Materialpaarung gewichtsreduziertes Waffenrohr mit besseren Wärmeabstrahleigenschaften und gleichbleibender Präzision. Dies wird durch einen mehrschichtigen Aufbau des Laufmantels aus gut wärmeleitendem Material und einem Außenrohr, das die Eigenschaften des Innenrohres aufweist, erreicht. Zum Volumenausgleich wird eine besondere Formgebung des Ausgleichsrohres verwendet, die den anfallenden Druck, die Wärmedehnung und die Volumenzunahme ausgleicht.

Description

Herkömmliche Waffenläufe werden in der Regel aus Stahl gefertigt.

Durch Abfeuern eines Schusses wird der Lauf durch den Pulverabbrand und durch Reibung erwärmt. Bei einem Schuss ist die Lauferwärmung noch kein Problem, aber bei Schussserien nimmt die Erwärmung rasch zu, so dass das Waffenrohr eine hohe Temperatur erreicht. Da durch die starke Lauferwärmung die Schusspräzision leidet, wird bei herkömmlichen Läufen durch Kannelieren des Laufs versucht die Oberfläche zum Zweck der besseren Wärmeabstrahlung zu vergrößern. Eine weitere Möglichkeit ist es, den Außendurchmesser des Waffenrohres zu vergrößern. Das bringt den Vorteil, dass der Lauf länger seine Schusspräzision beibehält, aber dadurch sehr schwer wird und wesentlich länger zur Abkühlung braucht. Bei Präzisionswaffen sind die Läufe deshalb sehr schwer und machen ca. 50% des Waffengewichts aus.

Eine weitere Möglichkeit den Waffenlauf im Gewicht zu verringern, ist die Verwendung von Kohlefaser. Der Grundaufbau des Laufs ist wie bisher aus Stahl. Auf diesen dünn gehaltenen Stahllauf ist nun eine Wicklung aus Kohlefasergarn aufgebracht und verleimt. Dadurch wird der Lauf sehr leicht, weist aber einige Nachteile auf.

Die Nachteile des Kohlefaserlaufs sind - ein relativ großer Durchmesser des Laufs - keine Dauerfeuereignung - ein nicht bekanntes Verhalten der Verleimung bei Temperatur­ änderungen. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung und Wärmeleitung haben bisherige Entwicklungen, die auf einem elastischen Ausgleich verschiedener Materialpaarungen bei den Waffenläufen und Mantelrohren beruhten, keine Verwirklichung gefunden, da die Materialpaarung Stahl-Aluminium oder ähnliche Materialpaarungen von der Wärmeausdehnung sehr problematisch sind. Da sich z. B. Aluminium etwa doppelt so stark ausdehnt wie Stahl, würde eine starre Verbindung nicht funktionieren.

Stand der Technik

Weiterhin ist aus der DE 199 04 417 A1 ein Waffenrohr bekannt, das durch unterschiedliche wärmeabstrahlende Beschichtungen zwischen dem Innenrohr und dem Mantelrohr gute Wärmeabgabeeigenschaften aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders leichtes und trotzdem steifes Waffenrohr nach eingangs erwähnter Art anzugeben, bei dem sich durch eine besondere Materialpaarung und durch die Anordnung von Kühlbohrungen eine rasche Abkühlung einstellt und die Schusspräzision bei Schussserien nicht leidet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Zur Aufnahme des Gasdrucks und zur Führung des Geschosses wird wie bisher ein Stahllauf verwendet. Auf dieses Innenrohr wird nun ein Ausgleichsrohr mit hohem Wärmeleitverhalten das mit verschiedenen Bohrungen und Schlitzen versehen ist, aufgeschrumpft. Durch die Anordnung der Bohrungen und Schlitze verhält sich das aufgeschrumpfte Rohr wie eine Feder. Das Ausgleichsrohr wird nun im Patronenlagerbereich verankert. Auf das aufgeschrumpfte, verankerte Ausgleichsrohr wird nun wiederum ein Stahlrohr aufgeschrumpft und am Patronenlager verankert. Da das aufgeschrumpfte äußere Stahlrohr bzw. Mantelrohr den gleichen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten wie das Innenrohr hat, entsteht bei der Erwärmung keine Trennung zwischen Innenrohr und Ausgleichsrohr. Da die Wärme von innen nach außen abnimmt, ist die Anpresskraft durch das Mantelrohr über das Ausgleichsrohr auf das Innenrohr immer gewährleistet. Da durch die Schlitze und Bohrungen das Ausgleichsrohr wie eine Feder wirkt, gleicht es die in folge der Erwärmung entstehenden unterschiedlichen Volumen zwischen Innen- und Mantelrohr aus. Das Ausgleichsrohr kann sich spielfrei in der Länge ausdehnen, im Durchmesser wird es durch den Stahlmantel in Form gehalten.

Die Torsionskräfte die beim Schuss auf das Innenrohr übertragen werden, werden durch die Verankerung des Ausgleichrohres und des Mantelrohres am Patronenlager und durch jeweils an dem Innenrohr und am Mantelrohr vorgesehene Übertragunswarzen von dem Innenrohr über das Ausgleichsrohr auf das Mantelrohr bis zur Mündung übertragen. Dies gewährleistet eine hohe Torsionssteifigkeit, die Voraussetzung ist für eine überagende Präzision beim Schuß.

Für die Längenausdehnung sind entsprechende Nuten im Ausgleichsrohr vorgesehen. Der Vorteil, der durch diese Laufanordnung entsteht, ist eine bis zu 50% bessere Wärmeableitung und bei einem relativ geringem Aussendurchmesser ein bis zu 30% leichteres Gewicht des Waffenlaufs. Der Waffenlauf ist auch dauerfeuerfest und ist durch seine Anordnung für Lang- und Kurzwaffen, sowie Schnellfeuerwaffen tauglich. Ein Einsatz als Geschützrohr oder in der Bordbewaffnung von Flugzeugen ist denkbar.

Eine weitere Ausgestaltung des Ausgleichrohrs läßt sich durch eine besondere Anordnung der Bohrungen bzw. durch künstlich eingebrachte Verdrängungsausgleichsformen erreichen. Dies ist sinnvoll wenn für die bessere Wärmeabstrahlung ein größerer Durchmesser gewählt wird. Dadurch können die Bohrungen als Kühlkanähle verwendet werden und durch Einblasen von Luft durch ein Gebläse oder den Fahrtwind die Dauerfeuereignung erhöht werden.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 zeigt das Patronenlager 1 und die Befestigung 4 des Mantel- 2 und

Fig. 2 zeigt den Mündungsbereich 6 mit einer Ausgestaltung des Ausgleichrohrs 3. Durch Bohrungen 10 und Sägeschnitte 11 wird ein volumenausgleichendes, druckübertragendes Ausgleichsrohr 3 hergestellt. Die Zirkulationsbohrungen 7 im Mantelrohr 2 dienen dem Lufteintritt und sollen den Abkühlprozess beschleunigen. Die Übertragungswarzen 8 fangen die auftretenden Torsionskräfte ab und übertragen sie auf das Mantelrohr 2. Es wird auch der Zwischenraum 9 zum Längenausgleich des Ausgleichsrohrs 3 zwischen dem Innenrohr 5 und dem Mantelrohr 2 dargestellt.

Fig. 3 zeigt ein Ausgleichsrohr 12 für Waffen mit größer gehaltenem Rohraußendurchmesser und der Möglichkeit durch Einblasen von Kühlluft in die Bohrungen 13 und Schlitze 14 eine verbesserte Kühlleistung und somit eine verbesserte Dauerfeuereignung zu erreichen. Die Schlitze dienen zugleich zur Führung für die Übertragungswarzen 8 bei der Übertragung der Torsionskräfte vom Innenrohr 5 über das Ausgleichsrohr 12 auf das Mantelrohr 2. Die Volumenänderung infolge Erwärmung wird durch die Anordnung der Bohrungen 13 und Schlitze 14 ausgeglichen, während der Druck direkt auf das Mantelrohr 2 übertragen wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausgleichsrohr ausgebildet durch ausschäumen mit Aluminiumschaum 15 zwischen dem Mantelrohr 2 und dem Innenrohr 5.

Fig. 5 zeigt ein konisch ausgeführtes Innenrohr 5, bei dem die wesentlich stärkere Dehnung des Ausgleichrohrs 3 dazu verwendet wird, die Durchmesseränderung des Innenrohrs 5 infolge der Lauferwärmung zu verringern.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines konischen Innenrohrs 5 zur Vermeidung der starken Durchmesseränderung des Innenrohrs 5 und somit eine Vermeidung eines erhöhten Gasschlupfs.

Claims (14)

1. Waffenrohr mit guten Wärmeabstrahleigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Innenrohr (5), das den Gasdruck aufnimmt, ein aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff bestehendes, zum Volumenausgleich federndes aber radial druckstabiles, in Längsrichtung durch Übertragungswarzen (8) am Innenrohr (5) und am Mantelrohr (2) geführtes Ausgleichsrohr (3) aufgebracht wird, das durch ein äußeres, aufgeschrumpftes Mantelrohr (2), das den Materialeigenschaften des Innenrohrs (5) entspricht, in Form gehalten ist, und dass am Patronenlager (1) das Ausgleichrohr (3) mit dem Innenrohr (5) und dem aussenliegenden Mantelrohr (2) fest verbunden ist.

2. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsrohr (3) mit radialen Bohrungen (10) versehen ist, wobei jeweils 2 Bohrungen mit einem Sägeschnitt (11) verbunden sind und die Bohrungspaare entlang des Waffenrohres beabstandet aneinandergereiht sind und wobei jede Bohrung - Sägeschnittreihe über den Umfang um einen bestimmten Winkel verdreht und gegenüber der benachbarten Bohrung - Sägeschnittreihe versetzt angeordnet ist.

3. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsrohr (3) durch Warzen auf dem Innenrohr (5) und dem Mantelrohr (2) geführt wird.

4. Waffenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (2) Kühlbohrungen (7) aufweist.

5. Waffenrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbohrungen (7) im Mantelrohr (2) so angeordnet sind, daß sie genau auf den Sägeschnitten (11) liegen.

6. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (13) zum Ausgleich des Volumens in Längsrichtung der Laufachse um jeweils eines bestimmten Winkels versetzt in das Ausgleichsrohr (3) eingebracht werden und das Ausgleichsrohr (3) Aussen abgedreht und Innen aufgebohrt wird, so dass die inneren und äußeren Bohrungen angeschnitten sind und bei Druck ein Volumenausgleich möglich ist.

7. Waffenrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (13) des Ausgleichrohrs (12) durch Einblasen von Luft zur Kühlung verwendet werden.

8. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Torsion vom Innenrohr (5) auf das Mantelrohr (2) durch durchgehende Nuten oder Verzahnungen erfolgen kann.

9. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Volumenausdehnung durch Druck und Erwärmung auf das Mantelrohr (2) übertragen wird, ohne daß das Innenrohr (5) Spiel bekommt.

10. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsrohr durch Aluminiumschaum (15) ausgebildet ist.

11. Waffenrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumschaum (15) dadurch eingebracht wird, dass ein Führungsteil zwischen dem Innenrohr (5) und dem Mantelrohr (2) eingeführt und bei der Rückwärtsbewegung des Führungsteils der Aluminiumschaum eingespritzt wird.

12. Waffenrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumschaum (15) so zwischen das Innenrohr (5) und das Mantelrohr (2) eingebracht wird, daß er zuerst an den Kontaktflächen des Mantelrohres (2) und des Innenrohres (5) zur Dichteerhöhung kondensiert.

13. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine konische Ausführung des Innenrohrs (5) oder durch eine konische Ausführung des Ausgleichrohres (3) und des Mantelrohres (2) die Dehnung des Innenrohres (5) beeinflusst werden kann, so dass sich die Dehnung des Innenrohrs (5) infolge der Erwärmung veringert und dadurch der Gasschlupf minimiert wird.

14. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (13) zum Ausgleich des Volumens wechselseitig in Längsrichtung der Laufachse eingebracht und mit Schlitzen (14) versehen sind.