DE102017110871A1

DE102017110871A1 - Antriebssystem für Patronenmunition

Info

Publication number: DE102017110871A1
Application number: DE102017110871.8A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dehrmann; Lars Christian Dierks; Hendrik Redeker
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2018-11-22
Also published as: PL3625515T3; US20200263961A1; WO2018210579A1; EP3625515A1; EP3625515B1; US10989505B2

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Fragment freier Antrieb (3) einer patronierten Munition (1), umfassend eine Treibladungshülse (4) und eine Hochdruckkammer (5), wobei die Hochdruckkammer (5) ein Treibladungspulver (9) und im Bodenbereich ein Anzündhütchen (10) aufnimmt, mit wenigstens einer Überströmbohrung (12). Zur Vermeidung von Fragmenten wird eine Membran (7) in der Hochdruckkammer (5) eingebettet, die die Hochdruckkammer (5) und eine Niederdruckkammer (15) voneinander trennt und bei Druckaufbau in der Hochdruckkammer (5) zur Verbindung der Hochdruckkammer (5) mit der Niederdruckkammer (15) nicht reißt, sondern verbogen wird. Dazu weist die Hochdruckkammer (5) des Weiteren einen Deckel (6), die Membran (7) und einen Körper (8) auf. Die Membran (7) ist im Körper (8) eingebettet und wird durch den Deckel (6) fixiert. Zudem überdeckt die Membran (7) einen Spalt (11), der durch einen Außendurchmesser des Deckels (6) und einen Innendurchmesser des Körpers (8) gebildet wird, und in den die Membran (7) bei Druckaufbau hineingebogen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem bzw. einen Antrieb und eine Patronenmunition mit diesem Antriebssystem. Die Erfindung schlägt insbesondere einen Fragment freien Antrieb für diese patronierte Munition vor.
Derartige Patronenmunitionen, beispielsweise Kaliber 40mmx46, 40mmx53 etc., bestehen aus einem Antriebssystem und einem Geschoss. Das Antriebssystem selbst umfasst eine Treibladungshülse, wenigstens eine Hochdruckkammer, ein Treibladungspulver und ein Anzündhütchen. In der Treibladungshülse unterhalb des Geschosses um die Hochdruckkammer herum bildet sich ein Niederdruckraum. Die Patronenmunition arbeitet mit einem geringen Gasdruck im Rohr. Die Hochdruckkammer dient daher zur vollständigen Pulververbrennung. Mit Auslösen des Anzündhütchens wird in der Hochdruckkammer ein minimaler Gasdruck erreicht, um eine gleichmäßige Verbrennung des Treibladungspulvers zu starten, bevor der Gasdruck in den Niederdruckraum strömt. Hierfür sind in der Regel Näpfe oder Scheiben aus Metall oder Kunststoff vorgesehen, die durch den Druck bersten oder perforiert werden.
Die EP 2 473 816 B2 beschreibt eine Hülsenmunition, umfassend eine Patronenhülse und ein Projektil, das in die Patronenhülse eingesetzt ist und mechanisch mit der Patronenhülse verbunden ist. In der Treibkammer der Patronenhülse befindet sich eine pyrotechnische Treibladung, die mittels eines pyrotechnischen Zünders gezündet wird, deren Treibgase beim Verbrennen eine Kraft auf den Boden des Projektils ausüben, mittels derer das Projektil aus der Patronenhülse heraus getrieben wird. Mindestens ein Durchgang tritt aus der Treibkammer durch die Patronenhülse aus, der/die mit einem schmelzbaren, festen druckdichten Material gefüllt ist/sind. Dabei ist mindestens ein nicht schmelzbares, brechbares Element zwischen einem schmelzbaren, festen, druckdichten Material und der Treibladung angeordnet.
Die Granate in DE 10 2012 014 043 B4 besitzt eine Hochdruckkammer, die über eine Berstmembran in einen die Treibladung aufnehmenden ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt unterteilt ist.
Die DE 39 18 005 A1 betrifft eine patronierte Munition, wobei die Treibgase der Zündladung über eine Berstscheibe freigegeben werden.
Nachteilig hierbei ist die Bildung von Fragmenten oder Partikeln, die die Waffenfunktion stören können.
Aus der DE 197 38 937 C2 ist eine patronierte Munition bekannt, bei der ein Kolben gestaucht wird, um die Überströmbohrungen freizugeben. Der Vorteil liegt darin, dass der Kolben hierbei nicht fragmentiert wird.
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Antrieb aufzuzeigen, welcher keine Fragmente erzeugt, jedoch zuverlässig bei einem definierten Druck öffnet.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, um, den Forderungen von zunehmender Sicherheit Rechnung zu tragen, einen Fragment freien Antrieb zu schaffen.
In der Patrone wird dazu eine Hochdruckkammer zentral durch eine einzelne, metallische Membran unterhalb von Überströmbohrungen verschlossen.
Eine den Übergang zwischen Hochdruckkammer und Niederdruckkammer verschließende Membran benennt bereits die DE 10 2009 048 365 B3 . Mit der DE 10 2009 048 365 B3 wird eine patronierte Munition, bestehend aus einem Geschoss und einer Treibladungshülse zur Aufnahme des Geschosses sowie einem Antrieb, offenbart, die eine mechanische Verbindung zwischen Geschoss und Treibladungshülse umfasst. Geschoss und Antrieb werden miteinander verschraubt. Diese Schraubverbindung umfasst eine Membran mit wenigstens einer Sollbruchstelle, die sich bei einem vorbestimmten Druck in der Hochdruckkammer des Antriebs öffnet. Alternativ kann die mechanische Verbindung auch eine Steckverbindung sein. Nach dem Öffnen der Verbindungsmembran entsteht ein ringförmiger Drosselquerschnitt, der ein kontrolliertes Überströmen der Treibladungspulvergase regelt.
Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch keine Membran mit Sollbruchstelle. Die Membran ist zudem nicht in der mechanischen Verbindung eingebunden. Die mechanische Verbindung wird durch einen Körper einer Hochdruckkammer und einem Geschossboden realisiert. Dieses kann mittels Schraubverbindung etc. erfolgen.
Vielmehr wird die Membran durch einen Deckel in Axialrichtung gegen einen Absatz in einer Hochdruckkammer gedrückt. Zwischen dem Außendurchmesser vom Deckel und einem Innendurchmesser der Hochdruckkammer verbleibt ein ringförmiger Spalt, welcher von der Membran verschlossen wird. Beim Verschuss der Munition biegt der Gasdruck vom Treibladungspulver die Membran hoch, um durch diesen Spalt ausströmen zu können. Diese Konstruktion verhindert, dass insbesondere radiale Fragmente erzeugt werden. Mit dem Spalt verbunden sein können mehrere Überströmbohrungen, wenigstens jedoch eine, die eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer und einer Niederdruckkammer der Munition schaffen.
Die Membran ist im Randbereich zum Körper der Hochdruckkammer nicht fixiert, sodass nur eine reine Biegung ohne Scherbelastung entsteht und die Bildung von Fragmenten ausgeschlossen wird. Über die Dicke der Membran, die Festigkeit des Materials und die Größe des Spaltes ist der spezifische Mindest-Öffnungsdruck einstellbar, vorgebbar.
Als Material der Membran ist ein Material zu wählen, das zäh ist, jedoch eine gute Verformbarkeit aufweist ohne zu reißen. Hier bieten sich z. B. Aluminium, Kupfer sowie Stahl an.
Die Geometrie der Membran ist bevorzugt eine Scheibe. Das ermöglicht die einfache Herstellung der Membran, die aus einem Blechstreifen gestanzt werden kann. Der Vorteil liegt unter anderem darin, dass eine Veränderung der Materialeigenschaften gegenüber den spezifizierten Materialfestigkeitswerten verhindert wird.
Mit einer entsprechend ausgebildeten Vorrichtung kann die Membran des Weiteren direkt aus dem Blechstreifen in die Hochdruckkammer hinein gestanzt und in Endlage gebracht werden, wodurch Herstellung und Montage der Membran in einem Arbeitsgang erfolgen kann. Danach kann der die Membran fixierende Deckel in den Körper der Hochdruckkammer gedrückt werden, wobei der Deckel in den Körper bevorzugt einrasten kann.
Vorgeschlagen wird ein Fragment freier Antrieb einer patronierten Munition, umfassend eine Treibladungshülse und eine Hochdruckkammer. Die Hochdruckkammer nimmt ein Treibladungspulver und im Bodenbereich ein Anzündhütchen auf. Die Hochdruckkammer weist wenigstens eine Überströmbohrung auf. Zur Vermeidung von Fragmenten wird eine Membran in der Hochdruckkammer derart eingebettet, dass diese Membran die Hochdruckkammer und eine Niederdruckkammer voneinander trennt und bei Druckaufbau in der Hochdruckkammer zur Verbindung der Hochdruckkammer mit der Niederdruckkammer nicht reißt, sondern verbogen bzw. umgebogen wird. Dazu weist die Hochdruckkammer einen Deckel, die Membran und einen Körper auf. Die Membran ist im Körper eingebettet und wird durch den Deckel fixiert. Die Membran überdeckt des Weiteren einen Spalt, der durch einen Außendurchmesser des Deckels und einen Innendurchmessers des Körpers gebildet wird. In diesen wird der Randbereich der Membran hineingedrückt bei Druckaufbau.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 in einer teilweisen Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße patronierte Munition,
2 eine vergrößerte Darstellung der Hochdruckkammer aus 1;
Fig: 3 eine Darstellung der Hochdruckkammer mit geöffneter Membran,
4 einen Antrieb mit einer Leuchtspur und Überzündbohrung,
5 der Antrieb mit Leuchtspur aus 4 mit geöffneter Überzündbohrung.

Die 1 zeigt eine patronierte Munition 1, bestehend aus einem Geschoss 2 und einem Antrieb 3. Der Antrieb 3 umfasst eine Treibladungshülse 4 und eine Hochdruckkammer 5. Diese Hochdruckkammer 5 besteht ihrerseits aus einem Deckel 6, einer Membran 7, einem Körper 8 sowie einem Treibladungspulver 9 und einem Anzündhütchen 10. Der Körper 8 ist hohl ausgeführt. In einem Teilbereich des Körpers 8 befindet sich das Treibladungspulver 9.
Die Membran 7 ist bevorzugt symmetrisch im Körper 8 eingebettet. Die Membran 7 überdeckt dabei einen Spalt 11. Der Spalt 11 wird durch den Außendurchmesser des Deckels 6 und den Innendurchmessers des Körpers 8 gebildet. Die Größe des Spalts 11 kann daher durch die Wahl der beiden Durchmesser eingestellt werden.
In 2 ist die Hochdruckkammer 5 aus 1 vergrößert dargestellt. Die Membran 7 verschließt Überströmbohrungen 12, wenigstens eine, die mit dem Spalt 11 über wenigstens eine Verbindung 13, z.B. eine umlaufende Ringnut, funktional in Verbindung stehen. Die Membran 7 wird nur durch einen Deckel 6 gegen einen Absatz 14 im Körper 8 gedrückt und dadurch fixiert. Die Überströmbohrungen 12 sind durch diese Membran 7 gegenüber der Hochdruckkammer 5 verschlossen.
Wenngleich die Überströmbohrungen 12 in dieser Ausführung im rechten Winkel zur Membran 7 ausgerichtet im Körper 8 eingebracht sind, sind auch andere Ausrichtungen möglich, um die Hochdruckkammer 5 mit einer Niederdruckkammer 15 der Munition 1 zu verbinden. So können die Überstrombohrungen 12 beispielsweise auch schräg nach oben oder unten in die Niederruckkammer 15 weisend ausgerichtet sein.
Eine mechanische Verbindung 16 zwischen Geschoss 2 und Antrieb 3 wird über den Körper 8 der Hochdruckkammer 5 geschaffen, wobei der Körper 8 im oberen Bereich 17 mit einem Geschossboden 18 des Geschosses 2 verbunden wird. Die Verbindung 16 zwischen dem Körper 8 und dem Geschossboden 18 kann eine Schraubverbindung sein. Dazu weist der Körper 8 im Bereich der mechanischen Verbindung 16 ein Außengewinde und der Geschossboden 18 ein Innengewinde auf. Alternativen sind denkbar. Der Körper 8 trägt im oberen Bereich 17 den Deckel 6. Dieser wird im oberen Bereich 17 des Körpers 8 im Körper 8 fixiert.
Bei Verschuss der Munition 1 wird über das Anzündhütchen 10 das Treibladungspulver 9 angezündet. Bei Erreichen eines vorgegebenen bzw. eingestellten Treibladungsgasdrucks wird die Membran 7 nach oben in Richtung der Überströmbohrungen 12 in den freien Spalt 11 gedrückt (3). Der erforderliche Öffnungsdruck kann konstruktiv über die Dimensionierung der Dicke und Festigkeit der Membran 7 in Verbindung mit der druckbeaufschlagten Oberfläche des Ring-Spalts 11 zwischen Körper 8 und Deckel 6 eingestellt werden. Die Überströmbohrungen 12 werden zu diesem Zeitpunkt freigegeben. Die Treibladungsgase gelangen von der Hochdruckkammer 5 in die Niederdruckkammer 15 über den Ring-Spalt 11 und die Überströmbohrungen 12 und üben eine Kraft auf den Geschossboden 18 aus, mit der das Geschoss 1 aus dem Rohr einer nicht näher dargestellten Waffe herausgetrieben wird. Die Funktion der Membran 7 stellt sicher, dass keine Fragmente die Hochdruckkammer 5 verlassen, welche als Partikel etc. in der Waffe liegen bleiben könnten.
Bei einigen Munitions- bzw. Patronenvarianten kann ein Verzögerungselement oder eine Leuchtspur 19 im Geschossboden 18 vorgesehen sein. Um diese zünden zu können, ist axial eine zusätzliche Überzündbohrung 20, bevorzugt im Deckel 6, eingebracht (4). Diese zentrale Bohrung 20 ermöglicht es, dass der Gasdruck aus der Hochdruckkammer 5 auf das Verzögerungselement oder auf die Leuchtspur 19 geleitet wird, und damit das Verzögerungselment bzw. die Leuchtspur 19 gezündet wird. Die Überzündbohrung 20 ist durch die Membran 7 verschlossen, die beim Druckaufbau abschert.
Damit die Überzündbohrung 20 gleichzeitig mit den seitlichen Überströmbohrungen 12 geöffnet wird, ist vor der Überzündbohrung 20 eine abgesetzte Bohrung 21 angeordnet (5). Die Durchmesser beider Bohrungen 20, 21 ist so zu dimensionieren, dass der gleiche Öffnungsdruck zum Abscheren der Membran 7 in den Innenbereich der Bohrung 21 wie für das Umbiegen der Membran 7 im Außenbereich eingestellt wird. Der Gasdruck schiebt die abgescherte Fläche der Membran 7 bis zum Ende der Bohrung 21, die dort mittig perforiert wird. Zum Schluss verbleibt ein Ring der Membran 7 im Antrieb. Das durch die Perforation gebildete Partikel mit dem Durchmesser der Überzündbohrung 20 wird aus der Hochdruckkammer 5 geschossen, verbrennt jedoch noch innerhalb der Antriebs 3 aufgrund der hohen Temperaturen von den Treibladungspulvergasen. Der Antrieb 3 ist auch hierbei Fragmente frei und eine zuverlässige Zündung der Verzögerungselemente oder Leuchtspuren 19 gewährleistet. Durch die Kombination von äußerem Aufbiegen und Abscheren im inneren Bereich kann der Antrieb 3 die beiden Funktionen - Geschossbeschleunigung und Anzündung einer Leuchtspur/ einer Verzögerung - zuverlässig ausführen.
Die vorgeschlagene konstruktive Ausgestaltung des Antriebs 3 der Munition 1 ermöglicht eine einfache Herstellung des Antriebs 3. So kann in einem Fertigungsschritt die Membran 7 aus einem Blechstreifen (nicht näher dargestellt) ausgestanzt und gleichsam in den Körper 8 gedrückt werden. In einem nachfolgenden Fertigungsschritt wird der Deckel 6 in den Körper 8 gedrückt, der dann aufgrund seiner Formgebung im Körper 8 befestigbar ist, bevorzugt durch Einrasten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2473816 B2 [0003]
DE 102012014043 B4 [0004]
DE 3918005 A1 [0005]
DE 19738937 C2 [0007]
DE 102009048365 B3 [0012]

Claims

Antrieb (3) einer patronierten Munition (1), umfassend eine Treibladungshülse (4) und eine Hochdruckkammer (5), wobei die Hochdruckkammer (5) ein Treibladungspulver (9) und im Bodenbereich ein Anzündhütchen (10) aufnimmt, mit wenigstens einer Überströmbohrung (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckkammer (5) des Weiteren einen Deckel (6), eine Membran (7) und einen Körper (8) aufweist, die Membran (7) im Körper (8) eingebettet und durch den Deckel (6) fixiert ist, und die Membran (7) einen Spalt (11) überdeckt, der durch einen Außendurchmesser des Deckels (6) und einen Innendurchmesser des Körpers (8) gebildet wird.
Antrieb (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (8) Überströmbohrungen (12) aufweist, die durch die Membran (7) überdeckt sind.
Antrieb (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Überströmbohrungen (12) und der Membran (7) eine Verbindung (13) im Körper (8) eingebracht ist.
Antrieb (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) auf einem Absatz (14) im Körper (8) aufliegt.
Antrieb (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen Überströmbohrung (12) mit dem Spalt (11) wenigstens eine Verbindung (13) vorhanden ist, welche eine Ringnut sein kann. Die Verbindung (13) bildet sich durch Aussparungen im Deckel (6) und Körper (8).
Antrieb (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch Aussparungen im Deckel (6) und Körper (8) gebildet wird.
Patronierte Munition (1) mit einem Antrieb (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Geschoss (2).
Patronierte Munition (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Verbindung (16) zwischen Geschoss (2) und Antrieb (3) über den Körper (8) der Hochdruckkammer (5) geschaffen wird.
Patronierte Munition (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (8) im oberen Bereich (17) mit einem Ansatz am Geschossboden (18) des Geschosses (2) verbunden wird.
Patronierte Munition (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (16) zwischen dem Körper (8) und dem Geschossboden (18) eine Schraubverbindung sein kann.
Patronierte Munition (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch ein Verzögerungselement oder eine Leuchtspur (19) im Geschossboden (18) und eine Überzündbohrung (20) in der Hochdruckkammer (5), die an den Geschossboden (18) heranreicht.
Patronierte Munition (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Überzündbohrung (20) eine abgesetzte Bohrung (21) angeordnet ist, die ein Abscheren der unterhalb der Überzündbohrung (20) befindlichen Membran (7) in den Innenbereich der abgesetzten Bohrung (21) bei Druckaufschlag sicherstellt.
Patronierte Munition (1) nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzündbohrung (20) und die abgesetzte Bohrung (21) im Deckel (6) der Hochdruckkammer (5) integriert sind.