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Es handelt sich bei der Erfindung um ein widerstandsstabilisiertes, flügelloses und selbstangetriebenes Wuchtgeschoss.
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Es ist bekannt, dass Wuchtgeschosse für den Einsatz aus Rohrwaffen als drallstabilisierte Vollkaliber-Projektile (Gewehr- und Pistolenmunition), flügelstabilisierte Unterkaliber-Projektile (
DE 694 01 794 T2 ) oder Vollkaliber-Projektile mit einem Klappleitwerk (
DE 10 2005 039 900 A1 ) ausgeführt werden können. Dabei beziehen sie Ihre Wirkung im Ziel aus einer möglichst hohen Geschossmasse (m) und Geschossgeschwindigkeit (v) nach der Formel für die kinetische Energie (E):
E = 1 / 2mv2 -
Es werden für die Geschosse ein Material mit möglichst hoher Dichte (z. B. Blei bei weichen Zielen, Wolfram oder Uran bei harten) und eine möglichst verlustarme aerodynamische Formgebung (z. B. Ogival- oder Stabform) gewählt. Die Projektile werden in einem Waffenrohr (glatt oder profiliert) durch den Abbrand einer Treibladung beschleunigt. Dabei wird Munition mit und ohne Patronenhülse unterschieden: Während unter Verwendung einer Hülse diese den Primärzünder, die Treibladung und das Geschoss trägt und nach erfolgtem Abschuss aus der Waffe entfernt werden muss, entfällt dieser Schritt bei hülsenloser Munition, bei der alle Komponenten entweder beim Abschuss verbrennen oder das Waffenrohr mit dem Geschoss verlassen. Hülsenlose Munition wird mit einem System nach
DE 10 2007 004 273 B4 gezündet. Die erreichte Geschwindigkeit ist kurz nach dem Austritt des Geschosses aus dem Rohr am höchsten und verringert sich mit steigender Entfernung zu diesem, bis zum Auftreffen auf das Ziel, kontinuierlich. Die Verlustquellen im Flug gliedern sich für Überschall-Geschwindigkeiten anteilig grob in den Wellenwiderstand (ca. 50%), den Bodensog (ca. 30%) und die Luftreibung (ca. 20%). Dadurch sinkt die Wirkung des Geschosses mit wachsender Distanz. Außerdem ist für die flügelstabilisierten Projektile ab einer geschossspezifischen Grenzgeschwindigkeit die Stabilisierung durch eine unzureichende Anströmung der Leitwerksflächen nicht mehr gegeben.
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Es sind z. B. aus
CA 2 415 090 C Geschosse bekannt, die durch einen Brandsatz im Heck, der den Bodensog dort mit Verbrennungsgasen auffüllt, die Verluste im Flug verringern. Eine ogivale Geschossform verringert die Luftreibung durch die Schaffung laminarer Strömungsformen in der Grenzschicht über der Geschossoberfläche. Eine lange, dünne und konische Geschossspitze senkt den Wellenanteil des Luftwiderstandes im Überschallbereich.
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Weiterhin sind Raketengeschosse bekannt (z. B.
DE 2 227 104 C2 ), die einen Antrieb besitzen und zum Tragen einer Nutzlast bestimmt sind, weshalb sie ein möglichst geringes Leergewicht besitzen sollen. Diese starten mit einer geringen Geschwindigkeit und beschleunigen im Flug so lange, bis der Treibstoffvorrat an Bord verbraucht ist. Wenn keine aktive Lenkung im Flug erfolgt, ist die Treffgenauigkeit dieser Raketengeschosse aufgrund der anfangs niedrigen Fluggeschwindigkeit und damit unzureichenden Anströmung ggf. vorhandener Leitwerksflächen gering.
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Für alle flügelstabilisierten Geschosse ist bekannt, dass ihre Treffgenauigkeit von der Symmetrie des Leitwerkes abhängig ist. Wenn einzelne der meist vier bis sechs Flügel durch Schäden bei Transport und Lagerung oder durch fertigungsbedingte Unterschiede in ihrer Form oder Ausrichtung leicht von den Übrigen des Leitwerkes abweichen, entstehen Ablenkungen von der beabsichtigten Flugbahn. Darüber hinaus erschwert ein Flügelleitwerk den Verschuss aus profilierten Rohren mit Drall, da die Rotation um die Geschosslängsachse durch die Flügelflächen stark abgebremst und das Flugverhalten stark beeinflusst wird. Weiterhin ist von rotationslosen, flügelstabilisierten Raketen bekannt, dass sie unter Seitenwindeinfluss bei Beschleunigung gegen die Seitenwindrichtung, bei Verzögerung mit ihr von der vorgesehenen Zielrichtung abweichen. Wenn jedoch sämtliche Geschwindigkeitsverluste in Zielrichtung durch einen Antrieb gerade ausgeglichen werden, der Fluggeschwindigkeitsbetrag in Zielrichtung also konstant ist, tritt gar keine Abweichung infolge Seitenwindes auf. Dies führt besonders auf weiten Distanzen zu einer Präzisionssteigerung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein aus einem glatten oder profilierten Waffenrohr verschossenes Wuchtgeschoss mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit, ausreichender Präzision und einem möglichst hohen Geschossgewicht an ein Ziel zu bringen.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Kombination eines schweren, stabförmigen und unterkalibrigen Geschosskörpers mit einem Antrieb für die Flugphase und einem Widerstands-Leitwerk. Dieses Projektil wird aus einem glatten oder profilierten Waffenrohr mit einer deutlich über der Schallgeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit verschossen. Die hohe Startgeschwindigkeit erlaubt die Stabilisierung im Flug ohne allzu große Leitwerksflächen. Durch den Abbrand eines Treibsatzes im Geschoss während des Fluges wird eine ausreichend hohe Gasmenge durch eine Düse ausgestoßen, um einen Schub in Schussrichtung zu erzeugen. Die Ausführung des Geschosskörpers in Hohlform schafft in seinem inneren Raum für den Brennstoff. Da das Geschoss zusätzlich ein hohes Gewicht aufweisen soll, kann die Wandstärke der inneren Brennkammer so groß gewählt werden, dass ein für eine hohe Abbrandgeschwindigkeit ausreichender Innendruck erreicht wird. Dazu muss auch ein zum Treibstoff passender Düsenquerschnitt gewählt werden. Mit der hohen Umsatzrate des Brennstoffes ergibt sich auch eine hohe Beschleunigung des Geschosses durch die austretende Gasmenge. Ebenso steigert ein hoher Brennkammerdruck den Schub durch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit der Gase in der Düse.
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Die Flugstabilität wird durch die Schwerpunktslage des Geschosses und einen erhöhten Luftwiderstand des Geschosshecks erreicht. Dazu wird die Geschossspitze massiv aus schwerem Material (z. B. Wolfram) gefertigt, während der übrige dünnwandige Geschosskörper aus leichterem (z. B. Stahl) besteht. Außerdem wird das Heck des Geschosses mit einer konischen Erweiterung versehen, die zwar einen strömungsgünstigen Anstiegswinkel von unter 10° besitzen soll, um eine allzu starke Abbremsung des Geschosses zu vermeiden, jedoch auch einen ausreichend hohen Widerstand, um als stabilisierendes Leitwerk zu fungieren. Durch die lange, dünne Form der Geschossspitze wird ihr Wellenwiderstand minimiert, während der am Heckleitwerk hoch sein soll. Zusammen mit der schwächeren Luftreibung, deren Anteil wegen des Steigungswinkels und des Flächeninhaltes ebenfalls am Heck größer ist, verlagern die Luftwiderstände ihren Druckpunkt hinter den Geschossschwerpunkt, das Projektil fliegt statisch und dynamisch stabil. Diese flügellose Konstruktion weist Rotationssymmetrie um ihre Längsachse auf und kann problemlos sowohl mit als auch ohne Drall verschossen werden.
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Zur Führung und Gasabdichtung im Waffenrohr kann ein gebräuchlicher Treibkäfig dienen oder die Außenfläche eines in der Verlängerung zu dem konischen Heckteil angebrachten, dünnwandigen Rohres. Dieses wird in der Waffe von innen mit dem innenballistischen Gasdruck beaufschlagt, der seine Wand nach außen an das Waffenrohr presst. Dadurch wird der hinter dem Geschoss liegende Gasraum abgedichtet und das Projektil selbst im Waffenrohr fest geführt. Dies verhindert auch ein frühes Verkanten des Projektils beim Austritt aus dem Waffenrohr, wie es z. B. beim Einsatz von mittig montierten Treibkäfigen der Fall ist. Die Führungsfläche des vorgeschlagenen Projektils verlässt das Waffenrohr zuletzt und erhöht dessen Präzision durch die Reduktion des Anstellwinkels beim Austritt. Durch das Einpressen der Heckrohr-Wand des Geschosses in ein evtl. vorhandenes Profil des Waffenrohres kann eine Rotation übertragen werden. Durch eine entsprechende Materialauswahl, ausreichende Dimensionierung oder eine entsprechende Konstruktion des Waffenrohres kann sichergestellt werden, dass das Heckrohr dem Innendruck beim Austritt des Geschosses standhält.
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Der Hohlraum im Heckrohr kann auch zur Aufnahme der Treibladung zur Beschleunigung innerhalb des Waffenrohres sowie des benötigten Primärzünders dienen. Dann wird das Geschoss selbst zur Patronenhülse, ein gesondertes Bauteil kann bei entsprechender Gestaltung des Primärzündstoffes und der Zündanlage der Waffe entfallen.
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Der Treibsatz im Geschoss selbst kann schon innerhalb des Waffenrohres durch die dort verbrennende Treibladung oder erst außerhalb durch eine gesonderte Vorrichtung gezündet werden.
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Nach der Zündung des Treibsatzes wird durch den erzeugten Schub die Fluggeschwindigkeit des Geschosses gesteigert oder auftretende Verluste durch den Luftwiderstand verringert. Dabei tritt gleichzeitig die Verringerung des Bodensoges durch die aus der Düse am Heck austretenden Gase ein. Deshalb hat ein solches Geschoss insbesondere auf weite Distanzen eine höhere Geschwindigkeit als eines ohne Antrieb. Da sich die kinetische Energie im Ziel aus der einfachen Masse und der quadratischen Geschwindigkeit errechnet, haben leichtere Geschosse des vorgeschlagenen Typs eine höhere Zielwirkung als wesentlich schwerere ohne einen Antrieb. Der Rückstoß der Waffe und ihre Belastung durch den innenballistischen Gasdruck können reduziert werden, da ein leichteres Projektil mit geringerem Gasdruck auf dieselbe Austrittsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann wie ein schweres. Die erfindungsgemäße Bauform von Geschossen kann in jeder Kaliberstärke realisiert werden, vom Kleinkaliber-Projektil über Panzerkanonengeschosse bis hin zur Munition für schwere Geschütze. Die einfache Leitwerksgeometrie erlaubt die Verwendung mit Magazinen und automatischen Ladesystemen. Durch das Heckrohr kann ein Treibkäfig entfallen, da es seine Aufgaben übernimmt.
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Die Erfindung wird in der folgenden Ausführungsform näher dargestellt.
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zeigt den Querschnitt eines Wuchtgeschosses.
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Die Spitze (6) ist zur Schwerpunktsverlagerung und zur Hartzielbekämpfung aus Wolfram gefertigt und ist in dem Geschosskörper (4) aus Stahl verschraubt und verklebt. Die einfach gestaltete Düse (7) mit einem Erweiterungsverhältnis von ca. eins zu sieben und einem Öffnungswinkel kleiner 30 Grad sitzt in dem Geschossboden (2), der wiederum in dem durch den Leitwerkskonus (8) verstärkten Teil der Geschosswandung verschraubt und verklebt ist. Der feste Treibsatz (3) (z. B. bestehend aus verdichtetem NC-Pulver) und der Brennkammereinsatz (5) aus Aluminium sind in den Geschosskörper eingebracht. Die konische Innenkontur des Brennkammereinsatzes ist dem Masseverlust durch den Treibsatzabbrand im Flug angepasst. Dadurch wird eine konstante Beschleunigung des Geschosses trotz kontinuierlich sinkender Masse erreicht. Das an den Leitwerkskonus anschließende Heckrohr (1) ist ebenfalls am Geschosskörper verschraubt und verklebt. Es dient in dieser Ausführung neben den oben beschriebenen Zwecken auch noch zur Homogenisierung des austretenden Gasstromes der Düse. Dadurch können Schubexzentrizitäten des Antriebes teilweise ausgeglichen und die Reduktion des Geschossbodensoges durch den harten Gasstrahl aus der Düse verbessert werden. Der Treibsatz im Geschoss wird durch die Düsenöffnung schon im Waffenrohr gezündet, seine Abbrandgeschwindigkeit ist jedoch geringer als die der Treibladung, die im Rohr der Geschossbeschleunigung dient. Dadurch wird eine übermäßige Belastung der Abschussvorrichtung vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69401794 T2 [0002]
- DE 102005039900 A1 [0002]
- DE 102007004273 B4 [0003]
- CA 2415090 C [0004]
- DE 2227104 C2 [0005]
