DE102012019866B4

DE102012019866B4 - Hydrodynamisches Sprenggeschoss

Info

Publication number: DE102012019866B4
Application number: DE201210019866
Authority: DE
Inventors: Ulrich Steffens; Rolf Körver; Georg Hildebrand; Carl Fredin
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: DE102012019866A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Sprenggeschoss (1) mit einem im Bereich der Geschossspitze angeordneten Projektil (3) und einem axial hinter dem Projektil angeordneten Hydrauliksystem (5), das einen aus Kolbenkopf (6) und Kolbenstange (7) bestehenden, axial verschiebbaren Kolben (8) umfasst, wobei der Kolbenkopf (6) dem Projektil (3) zugewandt ist und die Kolbenstange (7) einen geringeren Durchmesser aufweist als der Kolbenkopf (6) und sich heckseitig an einem Gegenlager (9) abstützt, welches durch einen mit Hydraulikflüssigkeit (10) gefüllten Zylinderraum (11) gebildet wird. Um auf einfache Weise zu erreichen, dass die Wirkung eines derartigen Sprenggeschosses (1) im Ziel an die jeweilige Situation angepasst werden kann, schlägt die Erfindung vor, je nach Bedarf einen Teil der in dem Gegenlager (9) befindlichen Hydraulikflüssigkeit (10) bei der Penetration des Zieles durch Ausströmöffnungen (12) abzulassen, um dadurch den Druck im Gegenlager (9) zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Sprenggeschoss (HDKE) gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Es wird ein neues Wirkprinzip vorgeschlagen, das die Sekundärwirkung eines Penetrators/Projektils unter Nutzung einer Drucksteigerung des Auftreffdruckes infolge eines hydraulischen Übersetzungsverhältnisses Kaliberfläche/Flüssigkeitssäulenfläche wesentlich steigert. Dieses Übersetzungsverhältnis wird genutzt zur Skalierung der Wirkung im Ziel. Dazu kann je nach Bedarf ein Teil der Flüssigkeit durch geöffnete Düsen abgelassen werden, um den Druck im Geschosskopf zu reduzieren.
Die EP 1 316 774 A1 beschäftigt sich mit einem Geschoss hoher Penetrations- und Lateralwirkung mit integrierter Zerlegungseinrichtung. Der aktive Wirkkörper besteht aus einem inneren, inerten Druckübertragungsmedium, einer Wirkkörperhülle, einer an das inerte Druckübertragungsmedium angrenzenden oder in dieses eingebrachte druckerzeugende Einrichtung und einer aktivierbaren Auslösevorrichtung. Das Druckübertragungsmedium kann pastös, gallertartig bzw. gelartig, flüssig bzw. liquid sein.
Die DE 26 04 757 A1 als auch DE 26 08 520 A1 betreffen einen ballistischen Fusions-Sprengkopf. Ein darin befindliches Wasserstoff-Zündgas ist in einer Bohrung des Geschosses bzw. in einem Raum im Sprengkopf eingebunden. Die Bohrung bzw. der Raum sind ihrerseits mit einer Folie verklebt bzw. fest verschlossen.
Ein hydrodynamisches Sprenggeschoss wird in der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2011 100 788 A1 offenbart. Es besteht im Wesentlichen aus einem im Bereich der Geschossspitze angeordneten Projektil und einem axial hinter dem Projektil angeordneten Hydrauliksystem, das einen aus Kolbenkopf und Kolbenstange bestehenden, axial verschiebbaren Kolben umfasst, wobei der Kolbenkopf dem Projektil zugewandt ist. Die Kolbenstange weist dabei einen geringeren Durchmesser auf als der Kolbenkopf und stützt sich heckseitig an einem Gegenlager ab, welches durch einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Zylinderraum gebildet wird. Dabei wird in diesem Zusammenhang mit Hydraulikflüssigkeit jedes komprimierbare und/oder zerlegbare Material, wie z. B. Wasser, ein Gel, Glas oder Kunststoff, bezeichnet.
Bei dem Auftreffen eines derartigen Sprenggeschosses auf ein Ziel drückt das Projektil direkt oder über sich zwischen dem Projektil und dem Hydrauliksystem befindliche Teile (beispielsweise Splittermaterial) auf den Kolben, wodurch die Kolbenstange in das Gegenlager mit hoher Geschwindigkeit eindringt und dieses aufgrund des hohen, sich in dem Zylinderraum ausbildenden Druckes zerstört. Dadurch wird auch das Gegenlager umhüllendes Splittermaterial nach außen gedrückt und nach Zerstörung der Geschosshülle freisetzt.
Da die dem Gegenlager zugewandte Wirkfläche der Kolbenstange kleiner als die dem Projektil zugewandte Wirkfläche des Kolbenkopfes ist, erhöht sich der durch die Kolbenstange auf das Gegenlager ausgeübte Druck gegenüber dem beim Auftreffen des Projektils auf das Ziel sich ergebenden Auftreffdruck entsprechend dem Flächenverhältnis der Wirkflächen von Kolbenkopf und Kolbenstange um ein Vielfaches.
Ausgehend von einem derartigen hydrodynamischen Sprenggeschoss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wirkung des Sprenggeschosses im Ziel an die jeweilige Situation anpassen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, eine zusätzliche Einrichtung einzubinden, mit der eine Skalierung der Munitionswirkung und damit die Wirkung der Munition im Ziel der Situation angepasst erreicht wird. Die Einrichtung erlaubt es, je nach Bedarf einen Teil der in dem Gegenlager befindlichen Hydraulikflüssigkeit bei der Penetration des Zieles durch Ausströmöffnungen abzulassen, um dadurch den Druck im Gegenlager zu reduzieren. Dadurch kann auf einfache Weise eine Skalierung der Wirkung des Sprenggeschosses erreicht werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt sich an den Zylinderraum des Gegenlagers heckseitig mindestens eine den Zylinderraum mit der Außenseite des Sprenggeschosses verbindende Ausströmöffnung an, die durch einen Verschluss verschließbar ist, derart, dass im Ruhezustand des Sprenggeschosses der Verschluss geschlossen bleibt und dass bei einem Zielaufprall des Sprenggeschosses, aufgrund des sich in dem Zylinder auftretenden Überdruckes, der Verschluss geöffnet wird.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Verschluss mindestens eine austauschbare Berstscheibe verwendet wird, die jeweils bei einem vorgegebenen Druck zerbricht.
Zusätzlich zu der Berstscheibe kann der Querschnitt der Ausströmöffnung mittels einer einstellbaren Drossel veränderbar ausgebildet sein. Dabei kann die Steuerung der auszuströmenden Hydraulikflüssigkeit durch ein Scheibensystem erreicht werden, das Bereiche der Ausströmöffnungen freigibt bzw. abdeckt.
Die Steuerung der Drossel kann manuell, aber auch mittels eines (kleinen) Stellmotors erfolgen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
1 einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Sprenggeschosses,
2a–2e eine Realisierungsmöglichkeit einer Wirkungs-Skalierbarkeit mittels einer Drosselanordnung.
Die 1 zeigt den schematischen Längsschnitt eines mit 1 bezeichneten erfindungsgemäßen, hydrodynamischen Sprenggeschosses. Das Sprenggeschoss 1 umfasst eine fragmentierbare Geschosshülle 2, in der spitzenseitig ein Projektil (Penetrator) 3 angeordnet ist. An das Projektil 3 schließt sich ein splitterbildendes Material 4 an, welches heckseitig von einem Hydrauliksystem 5 begrenzt wird.
Dieses Hydrauliksystem 5 umfasst einen aus Kolbenkopf 6 und Kolbenstange 7 bestehenden, axial verschiebbaren Kolben 8, wobei der Kolbenkopf 6 dem Projektil 3 zugewandt ist. Die Kolbenstange 7 weist einen geringeren Durchmesser auf als der Kolbenkopf 6 und stützt sich heckseitig an einem Gegenlager 9 ab, welches durch einen mit Hydraulikflüssigkeit 10 (beispielsweise Wasser) gefüllten Zylinderraum 11 gebildet wird.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass sich an den Zylinderraum 11 heckseitig zwei den Zylinderraum 11 mit der Außenseite 14 des Sprenggeschosses 1 verbindende Ausströmöffnungen 12 anschließen, die durch eine als Verschluss wirkende austauschbare Berstscheibe 13 verschlossen sind.
Bei einem Zielaufprall des Sprenggeschosses 1 bricht diese Berstscheibe 13 beim Erreichen eines vorgebbaren Druckes im Gegenlager 9 und durch die Ausströmöffnungen 12 kann Hydraulikflüssigkeit 10 nach außen gelangen. Dadurch wird der durch die zurückgleitende Kolbenstange 7 in dem Zylinderraum 11 sich aufbauende Druck und damit auch die Wirkung des Sprenggeschosses 1 in vorgebbarer Weise reduziert.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht durch das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann zusätzlich zu der Berstscheibe 13 der Querschnitt der Ausströmöffnungen 12 mittels einer einstellbaren Drossel veränderbar ausgebildet sein. Hierzu kann ein zusätzliches Scheibensystem 13', eine Lochscheibe, verwendet werden, das Bereiche der Ausströmöffnungen 12 freigibt bzw. abdeckt.
Eine Realisierungsmöglichkeit der Skalierbarkeit der Wirkung mittels einer Drosselfunktion zeigten die 2a bis 2e. Hierbei wird die Lochscheibe 13' im Geschossheck 14 eingebunden, die bevorzugt mit gleichen Ausströmöffnungen 12' versehen ist, wie die Ausströmöffnungen 12. Diese Lochscheibe 13' ist automatisch/automatisiert oder manuell drehbar (2a). In der Anfangsphase geöffnet (2b), liegt die Lochscheibe 13' zentrisch, die Strömungskanäle 12 sind frei und es liegt nur eine minimale Wirkung vor. In den Zwischenphasen exzentrischer Scheibendrehungen werden die Ausströmöffnungen 12 teilweise verdeckt. Dadurch werden diese im Querschnitt eingeschränkt bzw. gedrosselt. Auf diese Art kann die resultierende Ausströmmenge schrittweise und/oder stufenlos eingestellt werden. Das führt zu der gewünschten skalierenden Wirkung, d. h. diese Wirkung kann dadurch skaliert werden.
Es versteht sich, dass die skalierende Wirkung durch Anzahl und/oder Größe sowie Form der Öffnungen 12' bestimmt wird. Neben Löchern 12' sind auch andere geometrische Formen denkbar. Dieses können unter anderem Halbkreisformen, Rechteckformen, Zylinderformen etc. sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in der Lochscheibe 13' zumindest vier große Öffnungen 12' eingebunden, die zueinander um 90° versetzt angeordnet sind. Prinzipiell kann dadurch im Drehwinkel von jeweils 45° von voller Öffnung 12' auf komplettes Schließen geschaltet bzw. gedreht werden. Bei Drehung um 90° wird dann der Ausgangszustand wieder eingenommen. Zwischenphasen sind in den 2c und 2d dargestellt, wobei in 2c die Lochscheibe 13' um 15° gedreht wurde. Eine Drehung um 30° gibt die 2d wieder. Die Endphase – geschlossen – zeigt 2e.
Es kann auf eine Berstscheibe 13 verzichtet werden, wenn diese Berstfunktion in der Lochscheibe 13' integriert wird, wobei dann die geschlossenen Löcher 12' beim Erreichen eines vorgegebenen Druckes im Gegenlager 9 bersten. Dazu sind definierte Sollbruchstellen in den Löchern 12' vorgegeben.
Bezugszeichenliste

1: Sprenggeschoss
2: Geschosshülle
3: Projektil
4: splitterbildendes Material
5: Hydrauliksystem
6: Kolbenkopf
7: Kolbenstange
8: Kolben
9: Gegenlager
10: Hydraulikflüssigkeit
11: Zylinderraum
12: Ausströmöffnung
13: Verschluss, Berstscheibe
14: Außenseite/Geschossheck
12': Löcher der Lochscheibe
13': Lochscheibe

Claims

Hydrodynamisches Sprenggeschoss mit einem im Bereich der Geschossspitze angeordneten Projektil (3) und einem axial hinter dem Projektil angeordneten Hydrauliksystem (5), das einen aus Kolbenkopf (6) und Kolbenstange (7) bestehenden, axial verschiebbaren Kolben (8) umfasst, wobei der Kolbenkopf (6) dem Projektil (3) zugewandt ist und die Kolbenstange (7) einen geringeren Durchmesser aufweist als der Kolbenkopf (6) und sich heckseitig an einem Gegenlager (9) abstützt, welches durch einen mit Hydraulikflüssigkeit (10) gefüllten Zylinderraum (11) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Zylinderraum (11) heckseitig mindestens eine den Zylinderraum (11) mit der Außenseite (14) des Sprenggeschosses (1) verbindende Ausströmöffnung (12) anschließt, die durch einen Verschluss (13) verschließbar ist, derart, dass im Ruhezustand des Sprenggeschosses (1) der Verschluss (13) geschlossen bleibt und dass bei einem Zielaufprall des Sprenggeschosses (1), aufgrund des sich in dem Zylinderraum (11) auftretenden Überdruckes, der Verschluss (13) öffnet.
Sprenggeschoss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (13) mindestens eine austauschbare Berstscheibe umfasst.
Sprenggeschoss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ausströmöffnung (12) mittels einer einstellbaren Drossel veränderbar ausgebildet ist.
Sprenggeschoss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel ein gegen die Ausströmöffnung (12) drehbares Scheibensystem (13') umfasst, das es erlaubt, den Öffnungsquerschnitt der Ausströmöffnung (12) zu variieren.
Sprenggeschoss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Scheibensystem (13') zumindest eine Lochscheibe ist.
Sprenggeschoss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheibe (13') automatisch/automatisiert oder manuell drehbar ist.
Sprenggeschoss nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die skalierende Wirkung durch Anzahl und/oder Größe sowie Form von Öffnungen (12') der Lochscheibe (13') bestimmt wird.
Sprenggeschoss nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene geometrische Formen denkbar sind, wie beispielsweise Kreise, Rechteckformen, Zylinderformen für Löcher, Halbkreisformen etc. für Sichelformen.