DE102016111571A1

DE102016111571A1 - Gun barrel with inner profile

Info

Publication number: DE102016111571A1
Application number: DE102016111571.1A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Keller; Gert Schlenkert
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-12-28
Also published as: EP3475643A1; HRP20230176T1; PL3475643T3; EP3475643B1; WO2017220348A1

Abstract

Vorgeschlagen wird Waffenrohr (30) mit einem Feld-Zug-Profil (20) mit Feldern (25) und Zügen (26) für hochbeanspruchte Waffen, wobei die Höhe (h) der Felder (25) zu den Flanken (25.3, 25.4) der Felder (25) um einen Betrag (29) hin abnimmt. Das führt dazu, dass die Oberfläche (O) der Felder (25) durch zwei Flächen (25.1, 25.2) gebildet wird, die in einem stumpfen Winkel zueinander liegen bzw. diesen einschließen.Proposed weapon barrel (30) with a field-train profile (20) with fields (25) and trains (26) for highly loaded weapons, the height (h) of the fields (25) to the flanks (25.3, 25.4) of Fields (25) by an amount (29) decreases. This results in that the surface (O) of the fields (25) by two surfaces (25.1, 25.2) is formed, which lie at an obtuse angle to each other or include this.

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Waffenrohr für eine Schusswaffe, insbesondere, aber nicht einschränkend, eines Maschinengewehrs, mit einem Rohrinnenprofil. Das Waffenrohr mit dem Feld-Zug-Profil für hochbeanspruchte Waffen zeichnet sich dadurch aus, dass die Höhe der Felder zu den Flanken der Felder um einen Betrag hin abnimmt.The invention relates to a weapon barrel for a firearm, in particular, but not limiting, a machine gun, with a tube inner profile. The gun barrel with the field-pull profile for heavily loaded weapons is characterized by the fact that the height of the fields to the flanks of the fields decreases by an amount.

Rohre für Schusswaffen sind erheblichen Belastungen ausgesetzt. Neben dem Treibladungsgasdruck werden diese beim Schuss durch das zu verschießende Geschoss belastet. Um präzise geführt zu werden, besitzt dieses einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Waffenrohrs. Dieses Übermaß wird während des Rohrdurchganges durch Verformung und Verschleiß abgebaut. Das Rohrinnenprofil eines gezogenen Waffenrohrs sorgt für eine präzise Führung des Geschosses im Rohr und versetzt das Geschoss zudem in Rotation um dessen Längsachse. Diese allgemein als Drall bezeichnete Rotationsbewegung ist für den stabilen Flug des Geschosses außerhalb des Waffenrohres notwendig. Das Innenprofil verläuft rotierend mit einer bestimmten Steigung um die Rohrachse. Das beschleunigte Geschoss folgt diesem und rotiert mit zunehmender Geschwindigkeit um seine Längsachse. Die Gestaltung des Rohrinnenprofils beeinflusst dementsprechend die Interaktion des Geschosses. Ein geringer Innendurchmesser bewirkt eine hohe Verpresskraft des Geschosses und sorgt für entsprechende Reibkräfte. Die beim Einpressen auftretenden Größen wie Verformung, Reibleistung und Verschleiß sind untereinander gekoppelt und verhalten sich stark nichtlinear. Dadurch sind die Auswirkungen eines speziellen Rohrinnenprofils nur mit großem theoretischem Aufwand vorhersehbar. Häufig sind die Rohrinnenprofile das Ergebnis empirischer Vorgehensweisen.Tubes for firearms are exposed to significant loads. In addition to the propellant charge gas pressure these are charged during firing through the projectile to be fired. To be precisely guided, this has a larger outer diameter than the inner diameter of the barrel. This excess is degraded during the tube passage by deformation and wear. The inner tube profile of a drawn barrel provides for a precise guidance of the projectile in the tube and also sets the projectile in rotation about its longitudinal axis. This rotational movement, commonly referred to as a twist, is necessary for the stable flight of the projectile outside the weapon barrel. The inner profile is rotating with a certain pitch around the tube axis. The accelerated projectile follows this and rotates with increasing speed around its longitudinal axis. The design of the inner tube profile accordingly influences the interaction of the projectile. A small inner diameter causes a high pressing force of the projectile and ensures appropriate frictional forces. The occurring during pressing sizes such as deformation, friction and wear are coupled together and behave strongly non-linear. As a result, the effects of a special inner tube profile are predictable only with great theoretical effort. Often, the internal pipe profiles are the result of empirical approaches.

Aus der DE 17 03 012 C3 ist ein Drallzugprofil für Geschossläufe mit zwischen Feldern und Zügen liegenden schraubenförmigen Drallflankenflächen bekannt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Drallflankenfläche mit dem jeweils am Flankenfuß angelegten Radius einen selbsthemmenden Winkel von etwa 5° bildet.From the DE 17 03 012 C3 is a Dralzugprofil for projectile runs with lying between fields and trains helical swirl flank surfaces is known, which is characterized in that the swirl flank surface forms a self-locking angle of about 5 ° with each applied to the flank foot radius.

Die DE 1 044 675 B bezieht sich auf ein Drallzugprofil hoher Gasliderung für Geschossläufe, bei dem die Züge durch Kreisbögen vom Zug jeder Flanke zur Höhe des benachbarten Feldes gebildet werden.The DE 1 044 675 B refers to a high gas displacement pull-up profile for projectile runs, in which the trains are formed by circular arcs from the train of each flank to the height of the adjacent field.

Die DE 200 02 365 U1 präsentiert einen Lauf mit einem Innenprofil in einer Kombination aus bereits bestehenden Profilen, Polygon und Zug/Feldprofil, wobei beim Rechtsdrall die führende Kante in Schussrichtung rechts schaftkantig ist und die gegenüberliegende Seite übergeht in ein Polygonprofil und keine scharfe Kanten aufweist.The DE 200 02 365 U1 presents a run with an inner profile in a combination of pre-existing profiles, polygon and train / field profile, wherein the right-hand spiral, the leading edge in the weft direction is right shank and the opposite side merges into a polygonal profile and no sharp edges.

Weitere Feld-Zug-Profil sind der US 835,482 A , der US 329,303 A , der WO 97/45690 A1 , der US 4.437,251 A sowie der US 4,308,681 A entnehmbar.Other field-train profiles are the US 835,482 A , of the US 329,303 A , of the WO 97/45690 A1 , of the US 4,437,251 A as well as the US 4,308,681 A removable.

Die US 2008/0120889 A1 beschreibt ein Verfahren zu Herstellung eines Feld-Zug-Profils.The US 2008/0120889 A1 describes a method for producing a field-pull profile.

Derartige Profile sind für einen bestimmten Geschosstyp ausgelegt. Bei Verwendung einer anderen Munitions- oder Geschosssorte des gleichen Kalibers können zum Teil massive Probleme auftreten, wie unzulässig hohe Spitzengasdrücke, mangelhafte Präzision massiver Verschleiß des Waffenrohres. Dabei handelt es sich in der Regel um Mantelgeschosse mit Bleikern. Trotz der festigkeitssteigernden Legierungsbestandteile im Hartblei sind die Geschosskerne sehr welch und damit das gesamte Geschoss leicht verformbar. Hartkerngeschosses mit Wolframkarbidkern sind im Aufbau deutlich steifer und verursachen mit Polygonläufen, d. h., Waffenrohren mit einem Polygoninnenprofil eine massive Zunahme des Rohrverschleißes.Such profiles are designed for a particular bullet type. When using a different type of ammunition or bullet of the same caliber massive problems can sometimes occur, such as impermissibly high peak gas pressure, poor precision massive wear of the gun barrel. These are usually coat bullets with lead core. Despite the strength-enhancing alloy constituents in hard lead, the projectile cores are very small and thus the entire projectile is easily deformable. Hard core projectile with tungsten carbide core are significantly stiffer in construction and cause with polygon runs, d. h., weapon tubes with a polygon inner profile a massive increase in tube wear.

Die DE 10 2012 000 686 A1 offenbart ein Waffenrohr mit verchromtem Innenprofil zur Erhöhung der Belastbarkeit. Die Felder des Innenprofils sind als Polygone trapezförmig und asymmetrisch ausgeführt und sind wesentlich schmaler als die Züge. Die Felder werden einseitig einen relativ langen Anstieg in Form einer Steigung und auf der anderen Seite eine schnell absteigende Flanke auf. Die Verchromung ist derart, dass die Chromschicht auf den Zügen dünner als die auf den Feldern ist.The DE 10 2012 000 686 A1 discloses a gun barrel with a chromed inner profile to increase the load capacity. The fields of the inner profile are designed as polygons trapezoidal and asymmetrical and are much narrower than the trains. The fields are unilaterally a relatively long increase in the form of a slope and on the other hand, a fast descending flank. The chrome plating is such that the chromium layer on the trains is thinner than that on the fields.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Rohrinnenprofil aufzuzeigen, das das Verschießen verschiedener Geschosstypen, insbesondere von Mantelgeschossen mit Bleikern und Hartkerngeschossen, ermöglicht.The invention has as its object to show a pipe inner profile, which allows the shooting of different types of bullets, in particular of jacketed bullets with lead cores and hard core bullets.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are the dependent claims.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine wesentlich günstigere Kontaktdruckverteilung zu erlangen, um den Verschleiß zu minimieren. Dazu wird ein Innenprofil geschaffen, das sich dadurch auszeichnet, dass die Höhe der Felder (Feldhöhe) zu deren Rändern hin abnimmt. Mit den beiden Frontflächen und den Flanken ähneln die Felder einer Bastion. Durch das so bezeichnete Bastionprofil wird eine wesentlich günstigere Kontaktdruckverteilung als bei den bekannten Innenprofilen bzw. Feld-Zug-Profilen erreicht. Neben dem Kontaktdruck werden auch die Reibleistung und die dadurch erzeugte Aufheizung des Waffenrohres verringert. Anders als bei Polygonprofilen bleiben dabei die Feldflanken, wenn auch in etwas reduzierter Form, erhalten, die ihrerseits gut geeignet sind, das Drallmoment zu übertragen. Diese Konstruktion erlaubt die Wirkung des Drallmoments auf die Feldflanken von der Wirkung des Einpressvorgangs auf die Oberfläche der Felder räumlich zu trennen.The invention is based on the idea to obtain a much better contact pressure distribution in order to minimize wear. For this purpose, an inner profile is created, which is characterized in that the height of the fields (field height) decreases towards the edges. With the two front surfaces and the flanks, the fields resemble a bastion. By so-called bastion a much better contact pressure distribution than in the known inner profiles or field-train profiles is achieved. In addition to the contact pressure, the frictional power and the heating generated thereby also become of the barrel. Unlike polygonal profiles, the field flanks, albeit in somewhat reduced form, are retained, which in turn are well suited for transmitting the swirl moment. This construction allows the effect of the swirl moment on the field flanks to be spatially separated from the effect of the press-in operation on the surface of the fields.

Das derart gestaltete Bastionprofil verbessert das Verschleißverhalten bei Verwendung von Hartkerngeschossen für Waffenrohre bei hoher Schusskadenz, wie beispielsweise bei Maschinengewehren. Dennoch bleibt die präzise Geschossführung eines normalen Feld-Zug-Profils erhalten. Geschaffen wird ein hochbelastbares Waffenrohr.The bastion profile designed in this way improves the wear behavior when using hard core projectiles for weapon tubes at high firing cadences, such as in machine guns. Nevertheless, the precise bullet guidance of a normal field-train profile is maintained. Created is a heavy-duty gun barrel.

Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.Reference to an embodiment with drawing, the invention will be explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 eine skizzenartige Darstellung eines 90° Segments eines nicht maßstabsgetreuen, vierzügigen Feld-Zug Profils, 1 a sketch-like representation of a 90 ° segment of a not to scale, four-span field-train profile,

2 eine Ableitung eines Bastionprofils gemäß der Erfindung, 2 a derivation of a bastion profile according to the invention,

3 eine skizzenhafte Darstellung eines vierzügigen Bastionprofils. 3 a sketchy representation of a four-sided bastion profile.

1 zeigt eine Darstellung eines 90° Segments 11 eines vierzügigen Feld-Zug-Profils 10 eines nicht näher dargestellten Waffenrohres nach dem Stand der Technik. Dieses Segment 11 besteht aus einem Zugradius 2 und einem kleineren Feldradius 1. Die Kontur des Profils 10 läuft im Feld 5 bzw. im Zug 6 auf den jeweiligen Durchmesser (Radius). Die Übergänge werden durch gerade Selten 3, die sogenannten Feldflanken, gebildet. Das Profil 10 ist spiegelsymmetrisch zur Winkelhalbierenden 4. 1 shows a representation of a 90 ° segment 11 a four-span field-pull profile 10 an unillustrated gun barrel according to the prior art. This segment 11 consists of a train radius 2 and a smaller field radius 1 , The contour of the profile 10 runs in the field 5 or on the train 6 on the respective diameter (radius). The transitions are just rare 3 , the so-called field flanks, formed. The profile 10 is mirror-symmetric to the bisector 4 ,

2 stellt die Ableitung eines sogenannten Bastionprofils 20 aus dem Feld-Zug-Profil 10 nach dem Stand der Technik zum besseren Verständnis dar. 2 represents the derivation of a so-called bastion profile 20 from the field-train profile 10 according to the prior art for better understanding.

Es zeigt ein 90° Segment 21. Dieses stellt ein Feld 25 und teilweise einen Zug 26 dar. Das Feld 25 weist Flanken 25.3 sowie 25.4 auf. Die Höhe h der Felder 25 nimmt zu den Flanken 25.3 und 25.4 hin um einen Betrag 29 hin ab.It shows a 90 ° segment 21 , This represents a field 25 and partly a train 26 dar. The field 25 has flanks 25.3 such as 25.4 on. The height h of the fields 25 takes to the flanks 25.3 and 25.4 towards an amount 29 down.

Die Bestimmung dieses Betrages erfolgt wie folgt:
Ein Kreis wird so konstruiert, dass sich ein Schnittpunkt 22 auf der Winkelhalbierenden mit einem Feldradius ergibt. Der Mittelpunkt M liegt ebenfalls auf der Winkelhalbierenden 23. Der Radius 27 des Kreises wird größer als der Feldradius gewählt. Diese Kontur wird für jedes Feld 25 geschaffen (konstruiert), da die jeweiligen Kreismittelpunkte nicht deckungsgleich sind. Das Material 28 wird vom Feld 25 entfernt, das innerhalb des Bastionradius 27 liegt, d. h., zwischen dem Feldradius 1 und dem Bastionradius 27. Als Ergebnis hat das Feld 25 nur in der Mitte seine nominale Höhe h, die sich nach außen hin um einen Betrag 29 verringert. Maximal kann der Bastionradius 27 so groß gewählt werden, dass an den Feldrändern eine Resthöhe verbleibt, also die Feldflanken 3 nicht eliminiert werden.The determination of this amount is as follows:
A circle is constructed to be an intersection 22 on the bisector with a field radius. The center M is also on the bisector 23 , The radius 27 of the circle is chosen larger than the field radius. This contour will be for each field 25 created (constructed), since the respective circle centers are not congruent. The material 28 is from the field 25 that's within the bastion radius 27 is, ie, between the field radius 1 and the bastion radius 27 , As a result, the field has 25 only in the middle of its nominal height h, which is outwardly by an amount 29 reduced. Maximum may be the bastion radius 27 are chosen so large that a residual height remains at the field edges, so the field edges 3 can not be eliminated.

3 zeigt ein vier Feld/Züge aufweisendes Bastionprofil 20 Waffenrohr 30 in einer Vorderansicht. Die Oberfläche O der Felder 25 bestehen, absolut gesehen, aus einem einzigen Radius. Relativ zum nominalen Feldradius ist die Oberfläche O aber zurückeilend (zurückgefeilt), wodurch sich zwei Flächen 25.1, 25.2 in einem stumpfen Winkel zueinander ergeben (gedanklich). Mit 26 sind Züge gekennzeichnet. 3 shows a bastion profile having four field / trains 20 barrel 30 in a front view. The surface O of the fields 25 consist, in absolute terms, of a single radius. Relative to the nominal field radius, however, the surface O is retreating (back-swept), resulting in two surfaces 25.1 . 25.2 at an obtuse angle to each other (mentally). With 26 trains are marked.

Für die Wahl des Bastionsradius 27 existieren folgende Grenzfälle:

1. Wenn der Bastionradius gleich dem Feldradius ist, wird kein Material entfernt. Man erhält ein klassisches Feld-Zug-Profil.
2. Wenn der Bastionradius so groß gewählt wird, dass die Feldflanken vollständig entfernt werden erhält man eine Art Polygonprofil.

For the choice of the bastion radius 27 the following borderline cases exist:

1. If the bastion radius equals the field radius, no material is removed. You get a classic field-pull profile.
2. If the bastion radius is chosen so large that the field flanks are completely removed, you get a kind of polygon profile.

Bei einem großen Verhältnis von Zug- zu Feldradius und/oder kleinen Feldbreiten infolge einer großen Anzahl von Zügen kann der Fall auftreten, dass auch bei einem unendlich großen Bastionsradius (einer Geraden) die Feldflanken teilweise erhalten bleiben und damit die Definitionsgrenze des Bastionsprofils nicht erreicht wird. In diesem Fall kann der Mittelpunkt M auch auf der anderen Seite des Profils liegen, wie in 2b dargestellt.With a large ratio of tensile to field radius and / or small field widths due to a large number of trains, it can happen that even with an infinitely large bastion radius (a straight line), the field flanks are partially preserved and thus the definition boundary of the bastion profile is not reached , In this case, the center M may also be on the other side of the profile, as in 2 B shown.

Ein derartiges Bastionprofil 20 eignet sich für bzw. als Innenprofil in einem hoch beanspruchten Waffenrohr, insbesondere einer schnellschießenden Maschinenwaffe (Maschinenkanone). Hiervon sind bevorzugt Waffensysteme im klein- und mittleren Kaliberbereich betroffen. Das Rohrprofil ist aber auch bei anderen Rohrtypen einsetzbar.Such a bastion profile 20 is suitable for or as an inner profile in a heavily used gun barrel, especially a fast-shooting machine gun (machine gun). Of these, weapons systems in the small and medium caliber range are preferably affected. The tube profile can also be used with other tube types.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1703012 C3 [0003]
DE 1044675 B [0004]
DE 20002365 U1 [0005]
US 835482 A [0006]
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WO 97/45690 A1 [0006]
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US 2008/0120889 A1 [0007]
DE 102012000686 A1 [0009]

Claims

Gun barrel ( 30 ) with a field-pull profile ( 20 ) with fields ( 25 ) and trains ( 26 ) for highly stressed weapons, characterized in that the height (h) of the fields ( 25 ) to the flanks ( 25.3 . 25.4 ) of the fields ( 25 ) decreases.

Gun barrel ( 30 ) according to claim 1, characterized in that the height (h) by an amount ( 29 ), whereby the field flanks ( 3 ) in reduced form.

Gun barrel ( 30 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the surface (O) of the fields ( 25 ) through two surfaces ( 25.1 . 25.2 ) is formed at an obtuse angle.

Method for creating a field-train profile ( 20 ) of a weapon barrel ( 30 ) according to one of claims 1 to 3, characterized by the steps of: • defining a circle so that an intersection point ( 22 ) on the bisecting line with a field radius ( 1 ), where • to create the contour of the field ( 25 ) the radius ( 27 ) of the bastion circle larger than the field radius ( 1 ) and the midpoint (M) also on the bisector ( 23 ), and • for each field ( 25 ) this contour is created so that each field ( 25 ) has its nominal height (h) only in the middle and to the flanks ( 25.3 . 25.4 ), • removing a material ( 28 ) from the field ( 25 ) within the bastion radius ( 27 ) between the field radius ( 1 ) and the bastion radius ( 27 ) lies.

Method according to claim 4, characterized in that the bastion radius ( 27 ) is chosen so large that the field flanks ( 3 ) are not completely eliminated.

Weapon with a gun barrel ( 30 ) according to one of claims 1 to 3.

A weapon according to claim 5, characterized in that the weapon is a weapon in the small and medium caliber range.