DE102013016736A1 - Multilayer running systems with improved thermal conductivity and rigidity - Google Patents

Multilayer running systems with improved thermal conductivity and rigidity Download PDF

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    • F41WEAPONS
    • F41AFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A21/00Barrels; Gun tubes; Muzzle attachments; Barrel mounting means
    • F41A21/02Composite barrels, i.e. barrels having multiple layers, e.g. of different materials

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt mehrschichtige Laufsysteme welche bei gleichem oder leicht erhöhtem Gewicht die Steifigkeit und die Kadenz der Läufe erhöhen. Die Schichten zeichnen sich dabei dadurch aus, dass von Innen nach Außen die Wärmeleitfähigkeit konstant bleibt bzw. zunimmt, sodass keine Schicht isolierend wirkt.The present invention describes multilayer running systems which increase the stiffness and cadence of the runs at the same or slightly increased weight. The layers are characterized by the fact that from inside to outside, the thermal conductivity remains constant or increases, so that no layer has an insulating effect.

Description

Stand der Technik ist gegenwärtig, dass Läufe hauptsächlich homogen aus Metalllegierungen, insbesondere Stählen (Eisenlegierungen) und Nickellegierungen hergestellt werden. Läufe müssen allgemein dem Druck der Treibladung standhalten und eine genügende Steifigkeit für hinreichende Zielgenauigkeit besitzen. Dies kann u. a. durch hohe Wanddicken erreicht werden. Mit Erhöhung der Wanddicke erhöhen sich sowohl der Maximaldruck, dem der Lauf standhalten kann, als auch die Steifigkeit durch den erhöhten Durchmesser. Diesen Vorteilen steht allerdings das Gewichts des Laufes entgegen, welches möglichst gering sein sollte um eine gute Handhabbarkeit der Waffe zu ermöglichen. Es ist also Vorteilhaft den Durchmesser des Laufes zu erhöhen ohne gleichzeitig sein Gewicht deutlich oder besser gar nicht zu erhöhen. In besonderen Fällen wird dies durch Kompositläufe mit einem Schichtsysteme aus verschiedenen Materialien hergestellt. Beispiele hierfür sind Läufe, welche einen gezogenen Laufkern mit dünner Wandung besitzen und mit Faserverbundwerkstoffen umwickelt sind, wie z. B. in den Patenten CA 2284893 C und WO 2011146144 A2 dargestellt. Meist kommen Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK) mit einer Kunstharzmatrix auf der Basis von Epoxiden zum Einsatz. Da CFK Werkstoffe meist eine höhere spezifische Zugfestigkeit besitzen als Stähle und Nickelliegerungen lässt sich durch das gewickelte Laufsystem im Vergleich zu homogen Metallläufen ein Gewichtsersparnis erzielen. Der Nachteil dieser Systeme ist ihre geringe Temperaturstabilität, welche einen Einsatz in halb- und vollautomatischen Waffen auf wenige Schuss begrenzt bzw. nur dann möglich ist, wenn die Temperatur des Laufes dauerhaft Temperaturen von 100°C nicht überschreiten und insbesondere keine Temperaturen über 200°C erreichen. Andere Läufe, welche aus verschiedenen Materialien bestehen sind die Glattrohrkanonen, welche z. B. in Abrams und Leopard II Panzern eingesetzt werden. Diese Läufe besitzen eine isolierende äußere Schicht, welche dem Wärmemanagement dient und anders als die gewickelten Läufe keinen direkten Einfluss auf die mechanische Integrität des Laufsystem hat. Ein alternative Form eines mehrschichtigen Kompositlaufes ist in Patent US 2011/0113667 A1 dargestellt. Die Steifigkeit des Laufes wird durch einen äußeren Mantel erhöht und die Zwischenraum mit einer leichten Füllmatrix zu versehen. Leider hat das in Patent US 2011/0113667 A1 dargestellte System massive Mängel, da die beschriebenen Füllmaterialien schlecht wärmeleitend sind, sich so Hitzestaus bilden und die Läufe sich so unter Wärmelast verziehen. Ein Einsatz des Systems in voll- und halbautomatischen Waffen ist so nicht möglich, da für einen dauerhaften Einsatz die Kadenz herabgesetzt werden müsste.It is currently known that runs are mainly made homogeneously from metal alloys, in particular steels (iron alloys) and nickel alloys. Runs must generally withstand the pressure of the propellant charge and have sufficient rigidity for adequate accuracy. This can be achieved, inter alia, by high wall thicknesses. As the wall thickness increases, both the maximum pressure that the barrel can withstand and the stiffness increase due to the increased diameter increase. However, these advantages are counteracted by the weight of the barrel, which should be as low as possible in order to enable good handling of the weapon. It is therefore advantageous to increase the diameter of the barrel without at the same time to increase its weight significantly or better not at all. In special cases, this is done by composite runs with a layer system of different materials. Examples of this are runs, which have a pulled core with a thin wall and are wrapped with fiber composites, such. In the patents CA 2284893 C and WO 2011146144 A2 shown. Usually, carbon fiber composites (CFRP) with a resin matrix based on epoxides are used. Since CFRP materials usually have a higher specific tensile strength than steels and nickel alloys, the wound running system can save weight compared to homogeneous metal runs. The disadvantage of these systems is their low temperature stability, which limits their use in semi-automatic and fully automatic weapons to a few shots or is only possible if the temperature of the barrel permanently do not exceed temperatures of 100 ° C and in particular no temperatures above 200 ° C. to reach. Other runs, which consist of different materials are the smooth-tube guns, which z. B. in Abrams and Leopard II tanks are used. These barrels have an insulating outer layer that serves thermal management and, unlike the wound barrels, has no direct impact on the mechanical integrity of the running system. An alternative form of multilayer composite run is in patent US 2011/0113667 A1 shown. The rigidity of the barrel is increased by an outer shell and to provide the gap with a light filling matrix. Unfortunately, that's in patent US 2011/0113667 A1 system shown massive deficiencies, since the filling materials described are poor heat-conducting, so form heat build-up and the heaves warped under heat load. A use of the system in fully and semi-automatic weapons is not possible because the cadence would have to be reduced for a permanent use.

Das vorliegende Patent „Mehrschichtiges Laufsystem mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit und Steifigkeit” begegnet diesen Problemen in Hinblick auf die thermischen Eigenschaften, durch den Einsatz innovativer Materialkombinationen, welche ein gezieltes Wärmemanagement bei gleichzeitig geringen Kosten ermöglichen. So ist es möglich die vorgestellten mehrschichtigen Laufsysteme für halb- und vollautomatische Waffen zu verwenden. Das Laufsystem besteht aus einem Laufkern, im einfachsten Falle ein auf minimale Wanddicke herunter gedrehten Stahllauf, welcher von einer metallischen Hülse umgeben ist. Der Zwischenraum zwischen Hülse und Kern wird mit einem chemisch abbindenden Material (Matrix) gefüllt, welches eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Hülse und Kern herstellt. Dies hat den Vorteil durch die den vergrößerten Durchmesser des Systems die Steifigkeit des Laufes zu erhöhen und so präzisere Schüsse zu ermöglichen. Die Matrix basiert dabei im einfachsten Falle auf Zement, Gips, Wasserglas oder Mischungen dieser Materialien welche zur Anpassung der thermischen Leitfähigkeit, des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten und des Elastizitätsmoduls mit Zuschlägen versehen sind.The present patent "Multilayer Running System with Improved Thermal Conductivity and Stiffness" addresses these problems in terms of thermal properties, through the use of innovative combinations of materials that enable targeted thermal management while maintaining low cost. So it is possible to use the presented multi-layer running systems for semi and fully automatic weapons. The running system consists of a core, in the simplest case turned down to minimum wall thickness steel barrel, which is surrounded by a metallic sleeve. The space between the sleeve and core is filled with a chemically setting material (matrix), which produces a frictional connection between the sleeve and core. This has the advantage of increasing the rigidity of the barrel through the increased diameter of the system to allow for more accurate shots. In the simplest case, the matrix is based on cement, gypsum, waterglass or mixtures of these materials which are provided with additives for adapting the thermal conductivity, the linear thermal expansion coefficient and the modulus of elasticity.

Zur Einstellung der Wärmeleitfähigkeit sind insbesondere nichtmetallische Verbindungen mit einer Wärmeleitfähigkeit zwischen 20 und 9000 W/m·K geeignet, wie Diamant, Bornitrid, Kohlenstoffnanoröhrchen, Siliciumcarbid, Graphit, Graphene, Graphene Nanoplättchen, aber hoch leitfähige Metall wie Gold, Silber, Platin, Rhodium, Wolfram, Kupfer oder Aluminium bzw. entsprechend leitfähige Legierungen und Metal-Matrix-Verbindungen aus ihnen. Diese Zuschläge sollten sich in einem Bereiche von zwischen 1 bis 90 Gewichtsprozent und Volumenprozent bewegen bevorzugt allerdings im Bereich von 2–20 Volumenprozent liegen. Hierbei sind besonders Materialformen mit einem hohen Aspektverhältnis von mindesten 1:5 (Breite/Durchmesser zu Länge), besser jedoch 1:50 und insbesondere über 1:50 zu bevorzugen, also Fasern und Whisker wie z. B. bei Bornitrid, Kohlenstoffnanoröhrchen und Siliziumcarbid, da diese durch Überlappung leichter in der Lage sind Wärmebrücken zu bilden.Non-metallic compounds with a thermal conductivity between 20 and 9000 W / m · K are suitable for adjusting the thermal conductivity, such as diamond, boron nitride, carbon nanotubes, silicon carbide, graphite, graphenes, graphene nanoplates, but highly conductive metals such as gold, silver, platinum, rhodium , Tungsten, copper or aluminum or correspondingly conductive alloys and metal-matrix compounds of them. These supplements should be in a range of between 1 to 90 percent by weight and percent by volume, but preferably in the range of 2 to 20 percent by volume. Here are particularly material forms with a high aspect ratio of at least 1: 5 (width / diameter to length), but better 1:50 and in particular over 1:50 to prefer, so fibers and whiskers such. As in boron nitride, carbon nanotubes and silicon carbide, since they are more easily overlapped by the ability to form thermal bridges.

Zur Einstellung der thermischen Ausdehnung dienen insbesondere Calciumcarbonat und Calciumoxid in kristalliner, teilkristalliner oder amorpher Form wie auch Alumosilikatverbindung, wie z. B. aber nicht ausschließlich Feldspäte, in eben diesen Formen. Zur Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten dienen bevorzugt Pulver mit einer Korngröße von nicht mehr als 100 μm, bevorzugt unter 100 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 0.05 μm vorliegen. Im Gegensatz zu den Zuschlägen zur Einstellung der thermischen Leitfähigkeit können die Zuschläge für die thermische Ausdehnung ein niedriges Aspektverhältnis haben. Bornitrid kann diesem Zusammenhang gleichzeitig als Zuschlag zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten dienen.To adjust the thermal expansion are used in particular calcium carbonate and calcium oxide in crystalline, semi-crystalline or amorphous form as well as aluminosilicate compound such. But not exclusively Feldspäte, in just these forms. To adjust the coefficient of thermal expansion, preference is given to powders having a particle size of not more than 100 μm, preferably less than 100 μm, and more preferably in the range from 5 to 0.05 μm. In contrast to the additions for the adjustment of the thermal conductivity, the additives for the thermal expansion can have a low aspect ratio. Boron nitride can be used as a supplement to this connection at the same time Increase of the thermal conductivity and the thermal expansion coefficient serve.

Die gießbaren Matrixmischungen auf Basis von Zement, Gips und Wasserglas werden in die Zwischenraum von Hülse und Laufkern gegeben und Härten dort aus. Alternativ zur chemischen Bindung können Matrixmaterialien in Pulverform in den Zwischenraum von Hülse und Laufkern gegeben und verpresst werden. Auch die separate Herstellung des Matrixmantels durch die obengenannten Herstellungsmethoden ist möglich, wie auch die Herstellung eines gesinterten Matrixmantels, solange dieser die in den Ansprüchen 4, 5 und 8 genannten Anforderungen erfüllt. In diesem Falle werden die Teile ineinander gepresst und bzw. durch unterschiedliche Temperaturen von Laufkern und Matrixmantel ein genügend großer Schlupf hergestellt, welcher es ermöglicht die Bauteile zu fügen. Bei Erreichen der selben Temperatur bilden die Teile dabei eine kraftschlüssige nicht mehr lösbare Verbindung. Entsprechend den eben genannten Verfahren wird die äußere Mantelhülse aufgebracht. Hat der Matrixmantel eine ausreichende Steifigkeit, so dass eine Erhöhung der Steifigkeit des Laufsystems im Vergleich zu einem vollmetallischen Lauf gegeben ist, kann auf die Mantelhülse verzichtet werden. Dies ist u. a. bei den gesinterten Matrizen auf der Basis von Bornitrid und Siliziumcarbid möglich, wie sie im Abschnit „Beispiele” beschrieben sind.The pourable matrix mixtures based on cement, gypsum and water glass are placed in the intermediate space of the sleeve and core and curing there. As an alternative to chemical bonding, matrix materials in powder form can be placed in the intermediate space of sleeve and core and pressed. The separate preparation of the matrix shell by the above-mentioned production methods is possible, as well as the production of a sintered matrix shell, as long as it meets the requirements mentioned in claims 4, 5 and 8. In this case, the parts are pressed into each other and / or produced by different temperatures of the core and matrix coat a sufficiently large slip, which makes it possible to add the components. Upon reaching the same temperature, the parts form a frictional no longer releasable connection. According to the aforementioned method, the outer jacket sleeve is applied. If the matrix jacket has sufficient rigidity, so that there is an increase in the rigidity of the running system in comparison with a full-metal run, the jacket sleeve can be dispensed with. This is u. a. in the sintered matrices on the basis of boron nitride and silicon carbide possible, as described in the section "Examples".

Neben der Vermittlung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Laufkern und äußerem Mantel ohne der Herabsetzung der Wärmeleitung an die Außenfläche des Systems zur Kühlung, dient der Matrixmantel der Erhöhung der spezifischen Wärmekapazität des Systems. Die erhöhte Wärmekapazität ermöglicht eine langsamere Aufheizung des Laufsystems im Vergleich zu reinen Metallläufen, was wiederum ein höhere Schussfrequenz (Kadenz) erlaubt. Auf Zement, Gips und Wasserglas basierende Matrizen haben eine eine fast zweifach höhere spezifische Wärmekapazität als Stähle und erlauben so eine Erhöhung der Kadenz um mindestens einen Faktor 2. Auch der äußere Mantel kann dazu beitragen, wenn das Material entsprechend gewählt wird und z. B. aus Aluminium besteht.In addition to providing a positive connection between the core and outer shell without reducing the heat conduction to the outer surface of the system for cooling, the matrix jacket serves to increase the specific heat capacity of the system. The increased heat capacity allows a slower heating of the running system compared to pure metal runs, which in turn allows a higher firing frequency (cadence). Cement, gypsum, and waterglass-based matrices have a nearly twice the specific heat capacity of steels, allowing the cadence to increase by at least a factor of two. Also, the outer mantle may help if the material is chosen appropriately, e.g. B. consists of aluminum.

Bei geeigneter Wahl der Materialien und Schichtdicken sind Erhöhungen der Steifigkeit und der Wärmekapazität des Laufsystems um Faktoren zwischen 12 bis 14 möglich meist aber in Bereich von Faktoren 2 bis 7, bei gleichzeitiger nur minimaler Erhöhung der Gewichts (meist unter 20%). Die genauen Werte hängen dabei von der Dicke und den Materialien der Schichten und dem Vergleichslauf ab. So erlauben die genannten Laufsysteme im allgemeinen eine Verbesserung der Genauigkeit um mindestens einen Faktor zwei bei gleichzeitiger Erhöhung der Kadenz um ebenfalls einen Faktor zwei, meist sogar um einen Faktor 4. Herauszustellen ist hierbei auch, dass bei einer nicht komplett ausgeschöpften Kadenz die Einsatzdauer erhöht wird. Sei beispielsweise die maximale Kadenz um einen Faktor 4 erhöht, wird aber nur mit doppelter Kadenz geschossen, so kann doppelt solange geschossen werden bis die kritische Temperatur erreicht wird, bei der der Lauf versagt. Dies liegt daran, dass die Wärmeenergie die dem Lauf zu bis zum Versagen geführt werden kann durch das Schichtsystem erhöht wird und proportional zu dem Produkt aus Kadenz und Feuerdauer ist. Entsprechend können entweder Kadenz oder Feuerdauer oder Kadenz und Feuerdauer erhöht werden.With a suitable choice of materials and layer thicknesses, increases in the stiffness and heat capacity of the running system are possible by factors between 12 to 14, but mostly in the range of factors 2 to 7, with at the same time only a minimal increase in weight (usually less than 20%). The exact values depend on the thickness and materials of the layers and the comparative run. The above-mentioned running systems generally allow an improvement in the accuracy by at least a factor of two while simultaneously increasing the cadence by a factor of two, usually even by a factor of 4. It can also be emphasized here that the duration of use is increased if the cadence is not completely exhausted , If, for example, the maximum cadence is increased by a factor of 4, but only twice the cadence is fired, it can be fired twice until the critical temperature at which the run fails. This is because the heat energy that can be taken to run to failure is increased by the layer system and is proportional to the product of cadence and firing time. Accordingly, either cadence or duration of fire or cadence and duration of fire can be increased.

Allerdings bedingen der erhöhte Durchmesser des Laufes und die eingesetzten Materialien, dass sowohl das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen erniedrigt und die Wärmespeicherkapazität des System erhöht sind. Dies führt zu einer geringeren Kühleffizienz des Systems welche gegebenenfalls durch eine geeignete Oberflächenstruktur (vulgo Kühlrippen) begegnet werden kann, welche die Fläche in einem Maße erhöht wie das Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis erniedrigt und die Wärmekapazität erhöht wurde. Meist muss die Oberfläche um einen Faktor 3 bis 4 erhöht werden, d. h. bei einem zylindrischen Lauf mit Dreieckiger Strukturierung, dass auf die Dreiecksbasis mit Länge 1 eine Kante mit Länge 3–4 gesetzt wird. In diesem Zusammenhang ist die nur des Verhältnis relevant und nicht die absolute Größe, so dass die Erhöhung der Oberfläche bevorzugt durch eine Mikrostrukturierung erfolgt.However, the increased diameter of the barrel and the materials used cause both the surface area to volume ratio to be lowered and the heat storage capacity of the system to be increased. This leads to a lower cooling efficiency of the system, which can optionally be countered by a suitable surface structure (vulgo cooling fins), which increases the surface to an extent as the surface-to-volume ratio is lowered and the heat capacity is increased. In most cases, the surface must be increased by a factor of 3 to 4, d. H. in a cylindrical run with triangular structuring, setting an edge of length 3-4 on the triangle base of length 1. In this context, the relevant only the ratio and not the absolute size, so that the increase in the surface is preferably done by a microstructuring.

Die so hergestellten Läufe sind insbesondere einsetzbar in voll- und halbautomatischen Waffen wie z. B. Gewehren und Kanonen. Aber auch in Repetierbüchsen und Flinten haben sie Vorteile durch die Erhöhte Akkuratesse der Schüsse. In thermisch hochbelasteten Einzelfeuersystemen wie Mörsern erlauben sie höhere Schussfolgen und längere Einsatzzeiten.The runs thus produced are particularly useful in fully and semi-automatic weapons such. B. rifles and cannons. But also in repeating rifles and shotguns they have advantages through the increased accuracy of the shots. In thermally highly loaded single fire systems such as mortars they allow higher firing sequences and longer operating times.

BeispieleExamples

Standard Matrix Mischungen gießbarStandard matrix mixtures pourable

  • 90% vol. Gips oder Zement mit 10% vol. Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs)90% vol. Gypsum or cement with 10% vol. Carbon nanotubes (CNTs)
  • Wärmeleitfähigkeit ≈ 65 bis 90 W/m·K je nach Reinheit und Art der CNTs (multi- oder singlewall)Thermal conductivity ≈ 65 to 90 W / m · K depending on the purity and type of CNTs (multi- or singlewall)
  • Wärmeausdehnungkoeffizient ≈ 9 ppm/KThermal expansion coefficient ≈ 9 ppm / K
  • 85% vol. Portland Zement, 5% vol. Gips, 10% vol. Kohlenstoffnanoröhrchen 85% vol. Portland cement, 5% vol. Gypsum, 10% vol. Carbon nanotubes
  • Wärmeleitfähigkeit ≈ 67 W/m·KThermal conductivity ≈ 67 W / m · K
  • Wärmeausdehnungkoeffizient ≈ 9 ppm/KThermal expansion coefficient ≈ 9 ppm / K
  • 85% vol. Portland Zement, 10% vol. Bornitrid, 5% vol. Kohlenstoffnanoröhrchen85% vol. Portland cement, 10% vol. Boron nitride, 5% vol. Carbon nanotubes
  • Wärmeleitfähigkeit ≈ 78 W/m·KThermal conductivity ≈ 78 W / m · K
  • Wärmeausdehnungkoeffizient ≈ 11Thermal expansion coefficient ≈ 11
  • 85% vol. Portland Zement, 5% vol. Calciumcarbonat, 10% vol. Kohlenstoffnanoröhrchen85% vol. Portland cement, 5% vol. Calcium carbonate, 10% vol. Carbon nanotubes
  • Wärmeleitfähigkeit ≈ 67 W/m·KThermal conductivity ≈ 67 W / m · K
  • Wärmeausdehnungkoeffizient ≈ 12,5Thermal expansion coefficient ≈ 12.5
  • 55% Portland Zement, 35 % Wasserglas, 10% vol. Kohlenstoffnanoröhrchen55% Portland cement, 35% water glass, 10% vol. Carbon nanotubes
  • Wärmeleitfähigkeit ≈ 67 W/m·KThermal conductivity ≈ 67 W / m · K
  • Wärmeausdehnungkoeffizient ≈ 6Thermal expansion coefficient ≈ 6

Gepresste MatrixPressed matrix

  • Diamantstaub-Wärmeleittähigkeit zwischen 500–1800 W/m·K je nach Diamantanteil und PresshilfsmittelnDiamond dust thermal conductivity between 500-1800 W / m · K depending on diamond content and pressing aids

Gesinterte MatrixSintered matrix

  • Siliziumcarbid-Wärmeleitfähigkeit zwischen 80–350 W/m·K je nach Porosität und Sintergrad Bornitrid-Wärmeleitfähigkeit zwischen 500–1800 W/m·K je nach Porosität und SintergradSilicon carbide thermal conductivity between 80-350 W / m · K depending on porosity and sintering degree boron nitride thermal conductivity between 500-1800 W / m · K depending on porosity and degree of sintering

Metall-Keramik-MatrixMetal-ceramic matrix

  • Bornitrid mit 40% Aluminium-Wärmeleitfähigkeit zwischen 800–1200 W/m·K je nach Porosität und Wärmeleifähigkeit der eingesetzen AluminiumlegierungBoron nitride with 40% aluminum thermal conductivity between 800-1200 W / m · K, depending on the porosity and thermal conductivity of the aluminum alloy used

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • CA 2284893 C [0001] CA 2284893 C [0001]
  • WO 2011146144 A2 [0001] WO 2011146144 A2 [0001]
  • US 2011/0113667 A1 [0001, 0001] US 2011/0113667 A1 [0001, 0001]

Claims (10)

Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren Schichten unterschiedlicher Materialien bestehen und die Wärmeleitfähigkeit von Innen nach Außen je Schicht zunimmt bzw. konstant bleibt, so dass von Innen nach Außen keine Schicht mit niedriger Wärmeleitfähigkeit auf eine Schicht mit höherer Wärmeleitfähigkeit folgt.Running systems characterized in that they consist of several layers of different materials and the heat conductivity increases from inside to outside per layer or remains constant, so that from inside to outside no layer with low thermal conductivity follows a layer with higher thermal conductivity. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass alle Schichten dauerhaft oberhalb von 100°C einsetzbar sind, ohne mechanische Stabilität einzubüßen und nicht mehr als 50% als ein vergleichbare vollmetallische Läufe wiegen.Multilayer running systems characterized in that all layers can be used permanently above 100 ° C, without losing mechanical stability and weigh no more than 50% than a comparable fully metallic runs. Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem metallischen oder Metal-Keramik Kern mit Laufbohrung (Laufkern) bestehen und mindestens eine weitere nichtmetallische Schicht (Matrixmantel) besitzen, bevorzugt allerdings zwei weitere Schichten. Im Falle von drei Schichten sei innen der Laufkern, gefolgt vom Matrixmantel und dem äußeren Mantel, welcher metallisch oder ein Metall-Matrix-Material sein kann.Running systems characterized in that they consist of a metal or metal-ceramic core with barrel bore (core) and have at least one further non-metallic layer (matrix cladding), but preferably two further layers. In the case of three layers inside is the core, followed by the matrix cladding and the outer cladding, which may be metallic or a metal matrix material. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass das oben genannte Matrixmantelmaterial eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 2 und 400 W/m·K aufweist, bevorzugt jedoch zwischen 20 und 100 W/m·K und besonders bevorzugt eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer oder gleich der des Laufkerns ist.Multilayer running systems characterized in that the above-mentioned matrix shell material has a thermal conductivity between 2 and 400 W / m · K, but preferably between 20 and 100 W / m · K and particularly preferably has a thermal conductivity which is greater than or equal to that of the core. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixmantel, welcher auf den Laufkern folgt, chemisch oder physikalisch gebunden ist und mindesten eines der folgenden Materialien enthält: Bornitrid, Siliziumcarbid, Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphit, Graphitnanoplättchen, Berylliumoxid, Diamant, Aluminiumnitride, Platin, Rhodium, Palladium. Silizium, Magnesium, Messing, Wolfram oder Legierungen der genannten Metalle bzw. Metal-Keramik-Komposite der genannten Materialien.Multilayer running systems characterized in that the matrix cladding which follows the core is chemically or physically bonded and contains at least one of the following materials: boron nitride, silicon carbide, copper, aluminum, gold, silver, carbon nanotubes, graphite, graphite nanoplates, beryllium oxide, diamond, Aluminum nitrides, platinum, rhodium, palladium. Silicon, magnesium, brass, tungsten or alloys of said metals or metal-ceramic composites of said materials. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht um den Laufkern eine spezifische Wärmekapazität größer oder gleich der des Laufkerns besitzt und die spezifische Wärmekapazität des Systems größer ist als die eines vergleichbaren vollmetalischen Laufes.Multilayer running systems characterized in that the second layer around the core has a specific heat capacity greater than or equal to that of the core and the specific heat capacity of the system is greater than that of a comparable fully metallic barrel. Mehrschichtige Laufsysteme, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichte bzw. Schichten, wenn es mehr als zwei Schichten im System gibt, die Steifigkeit des Systems mindestens um 10% im Vergleich zum Laufkern erhöhen.Multilayer running systems, characterized in that, if there are more than two layers in the system, the layer or layers increase the rigidity of the system by at least 10% compared to the core. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Schichten um nicht mehr als einen Faktor 2,5 differieren, bevorzugt jedoch weniger von einander abweichen.Multilayer running systems characterized in that the thermal expansion coefficients of the layers differ by no more than a factor of 2.5, but preferably less differ from each other. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste Schicht eine Oberflächenstruktur aufweisen kann, welche dazu dient die passive Wärmeabgabe an die Umgebung zu erhöhen.Multilayer running systems characterized in that the outermost layer may have a surface structure which serves to increase the passive heat transfer to the environment. Mehrschichtige Laufsysteme dadurch gekennzeichnet, dass Kadenz oder Feuerdauer oder Kadenz und Feuerdauer erhöht sind.Multilayer running systems characterized in that cadence or duration of fire or cadence and duration of fire are increased.
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