DE102020115703A1

DE102020115703A1 - Treibkäfig

Info

Publication number: DE102020115703A1
Application number: DE102020115703.7A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Arzt; Michael Gowin; Ulrich Keller
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2040-06-16
Also published as: WO2021254778A1; EP4165362A1; CA3187285A1; US20230116071A1; DE102020115703B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Treibkäfig (1), der mehrere Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3) umfasst. Der Treibkäfig (1) bzw. die Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3) zeichnen sich dadurch aus, dass diese konstruktiv an einem der Schussrichtung entgegengesetzten Ende (10) derart gestaltet ist/sind, dass an diesem Ende (10) eine geringe Biegesteifigkeit erreicht wird. Bevorzugt wird ein Treibkäfig (1) mit drei Treibkäfig-Segmenten (1.1, 1.2, 1.3). Der Treibkäfig (1) bzw. die Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3) weisen einen hinteren Teil (3) als Push-Teil sowie einen vorderen Teil (4) als Pull-Teil auf. Zur Form- und Gewichtsoptimierung besitzen der vordere Teil (4) wie auch der hintere Teil (3) Ausnehmungen (5, 6) im Treibkäfig (1) bzw. in den Treibkäfig-Segmenten (1.1, 1.2, 1.3). Zwischen den Ausnehmungen (5, 6) sind Streben (8, 9) eingebunden bzw. die Ausnehmungen (5, 6) sind zwischen Streben (8, 9) eingebracht.

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Treibkäfig einer unterkalibrige Wuchtmunition bzw. eines unterkalibrigen Wuchtgeschosses. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Treibkäfig, der aus mehreren, wenigstens zwei, bevorzugt drei, Treibkäfig-Segmenten besteht. Der Treibkäfig bzw. die Treibkäfig-Segmente sind derart aufgebaut, dass sie eine Push-Pull-Funktion übernehmen. Ein vor einem Druckflansch des Treibkäfigs liegender Teil beschleunigt das Geschoss über Druck, ein dahinter liegender Teil über Zug.
Ein Treibkäfig eines unterkalibrigen Wuchtgeschosses erfüllt mehrere Funktionen. So muss der Treibkäfig einen zwischen Geschoss und Rohrwand eines Waffenrohrs verbleibenden, ringförmigen Spalt abdichten, damit die Treibladungsgase effektiv zum Antrieb des Geschosses verwendet werden können. Zudem führt der Treibkäfig das Geschoss im Waffenrohr, so dass dieses zur Rohrseelenachse ohne seitliche Auslenkungen und damit möglichst präzise folgt. Bei stark unterkalibrigen Geschossen muss der Treibkäfig das Geschoss bei der Beschleunigung im Waffenrohr stützen, wodurch die über den Treibkäfig in das Geschoss eingeleitete Kraft über einen größeren Bereich der Geschosslänge verteilt wird. Bei einer punktförmigen Krafteinleitung unter der Wirkung von Trägheitskräften würde das Geschoss andernfalls kollabieren bzw. abreißen.
Nach dem Mündungsdurchgang trennen sich der Treibkäfig und das Geschoss. Eine endballistische Wirkung erfolgt allein durch das Geschoss als Fluggeschoss. Das Ablösen vor der Rohrmündung erfolgt aufgrund der Mehrteiligkeit des Treibkäfigs. Der Treibkäfig ist in mehrere Segmente aufgeteilt, die sich, beginnend von der Spitze aus, radial vom Geschoss ablösen, sobald diese nicht mehr von der Rohrwand zusammengehalten werden. Die notwendige antreibende Kraft wird in der Regel durch eine Lufttasche erzeugt, die dem Staudruck durch die Umgebungsluft ausgesetzt ist.
In der Praxis kommen reine Push-Treibkäfige oder reine Pull-Treibkäfige vor. Der Druckflansch des Treibkäfigs liegt dabei entweder hinter bzw. vor dem eigentlichen Treibkäfig. Um eine möglichst geringe Treibkäfigmasse zu realisieren, sind sowohl Push- und/oder Pull-Treibkäfige formoptimiert. Zudem werden hochfeste Werkstoffe verwendet. Hierdurch wird der Werkstoff in einem hohen Maße, möglichst gleichmäßig, beansprucht.
Ein unterkalibriges Wuchtgeschoss mit einem Penetrator und einem segmentierten Zentralkäfig, der zwei axial hintereinander angeordneten Abstützungen umfasst, offenbart die DE 198 43 787 C1 . Vorgesehen ist, dass eine vordere und eine hintere Lufttasche derart ausgebildet sind, dass der sich beim Flug des Wuchtgeschosses ergebende Staudruck einen gemeinsamen Kraftangriffspunkt ergibt. Dieser gemeinsame Kraftangriffspunkt soll dabei innerhalb eines Teilbereichs liegen, in dem ein Hülsendeckel und ein Treibkäfig miteinander verklebt sind und einen Abstand von einem heckseitigen Ende des Treibkäfigs aufweisen. Dadurch soll eine Pendelung des Penetrators vermieden werden.
Ein segmentierter Treibkäfig kann zudem der DE 199 44 376 B4 entnommen werden. Dieser weist eine vordere erste Abstützung und eine mit einem axialen Abstand hinter diese angeordnete zweite hintere Abstützung auf. Ein abwerfbarer Treibkäfig für ein unterkalibriges Geschoss ist der DE 103 20 194 A1 zu entnehmen. Dieser weist mehrere Treibkäfigsegmente auf.
Aus der DE 10 2013 006 498 A1 ist ein Treibkäfiggeschoss bekannt, das sich dadurch auszeichnet, dass als Führungselement eine schmale segmentierte Stahlscheibe verwendet wird, die auf der dem Führungskäfig zugwandten Seite mit einem segmentierten, hohlzylinderförmigen Verkleidungsteil aus Kunststoff form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Typisch für Hochleistungswuchtmunitionen sind Treibkäfige, bei denen ein Druckflansch ungefähr in der Mitte des langgezogenen, pfeilartigen Fluggeschosses liegt. Ein vor diesem Druckflansch liegender Teil des Treibkäfigs beschleunigt das Geschoss über Druck, ein dahinter liegender Teil über Zug. Auf den Zugteil wirkt zusätzlich noch ein Treibladungsdruck, während der Druckteil frei von äußeren Lasten ist. Derartige Treibkäfige werden auch als Push-Pull-Treibkäfig bezeichnet.
Die konventionellen Push-Pull-Treibkäfige sind am Treibkäfigheck sehr steif gestaltet. Dies verkürzt die Interaktionszeit während des Ablösens, aufgrund der hohen Steifigkeit besitzen diese Treibkäfige jedoch eine geringe Dämpfungswirkung. Hierdurch werden laterale Störungen (Ablösestoß) während des Ablösevorgangs direkt auf das Geschoss übertragen. Erfolgt diese Belastung unsymmetrisch, ist eine äußere Übertragung auf das Fluggeschoss problematisch, wodurch das Geschoss zum Pendeln angeregt werden kann.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2019 125 128.1 betrifft einen Treibkäfig, welcher derart gestaltet ist, dass dieser zum einen eine Push-Funktion und zum anderen eine Pull-Funktion hat, wobei diese Funktionen unabhängig voneinander wirken bzw. vorliegen. In Folge dieser Gestaltung findet eine Trennung der Push-Funktion und der Pull-Funktion am Treibkäfig statt. Der Treibkäfig wird für die Trennung der Funktion in Treibkäfigteile dahingehend aufgeteilt bzw. aufgetrennt, dass zumindest ein Treibkäfigteil die Pull-Funktion und zumindest ein weiterer Treibkäfigteil die Push-Funktion übernehmen. Die Treibkäfigteile sind ihrerseits über eine formschlüssige Verbindung mit einem Geschoss verbunden. Zwischen den Treibkäfigteilen kann hingegen auf eine formschlüssige Verbindung verzichtet werden. Bevorzugt sind die Treibkäfigteile jedoch mechanisch voneinander getrennt, sodass keine formschlüssige Verbindung zwischen diesen vorliegt. Der Treibkäfig ist dann mehrteilig. Alternativ kann aber eine mechanische Verbindung zwischen den Treibkäfigteilen vorgesehen werden, wodurch der Treibkäfig bei Aufteilung der Funktionen einteilig ist. Damit wird eine Reduzierung der Masse des Treibkäfigs erreicht.
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, den Ablösevorgang eines Treibkäfigs weicher zu gestalten, so dass eine Anfangspendelung des Fluggeschosses reduziert wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Bevorzugte Ausführungen finden sich in den Unteransprüchen.
Aus der DE 39 20 254 C2 ist ein segmentierter abwerfbarer Treibkäfig bekannt, der u.a. aus wenigstens zwei Treibkäfig-Segmenten mit benachbarten planparellelen Segmenttrennflächen besteht. Hier findet sich ein Hinweis, dass je geringer die Treibkäfigmasse und vor allem je geringer das Massenträgheitsmoment der Treibkäfig-Segmente um ihre hintere Abrollkante ist, desto schneller der Ablösevorgang und desto geringer der kinetische Energieverlust des Penetrators sind. Zu diesem Zweck weist der Penetrator eine Einschnürung mit einer hinteren Abrollkante auf. Die Treibkäfig-Segmente sind ihrerseits in diesem Bereich mit einer entsprechenden Formgebung versehen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, einen Treibkäfig aus mehreren Segmenten vorzusehen. Der Treibkäfig selbst kann dabei aus wenigstens zwei, bevorzugt aus drei Segmenten, bestehen. Es sind auch mehr als drei Segmente möglich. Diese Segmente sind konstruktiv an ihrem hinteren, der Schussrichtung entgegengesetzten Enden annähernd zylinderförmig und sehr dünn in der Wandstärke gestaltet bzw. gehalten. Bei einer Munition im Kaliber von beispielsweise 105 mm kann diese Zylinderform innerhalb der letzten 20 mm bis 30 mm des Treibkäfigs geschaffen werden. Die Wandstärke kann hierbei ca. 3.5 mm bis 4,5 mm betragen. Bei einer Munition in einem kleineren Kaliber ist der zylindrische Bereich des Treibkäfigs kürzer und die Wandstärke entsprechend geringer zu wählen. Bei einer Munition im größeren Kaliber sollte der zylindrische Bereich des Treibkäfigs länger und die Wandstärke dicker ausgeführt werden. An diesen Enden rollt der Treibkäfig bzw. rollen die Treibkäfig-Segmente beim Ablösen über das Geschoss ab.
Diese speziellen Enden weisen eine geringe Biegesteifigkeit auf. Die derart ausgeführten Enden können durch diese Nachgiebigkeit stoßartig auftretende Kräfte zwischen dem Treibkäfig und dem Geschoss reduzieren. Dadurch kann fertigungstechnisch auf eine zusätzliche Abrollkante am Penetrator verzichtet werden, bei Verbesserung des Ablösevorgangs des Treibkäfigs bzw. der Treibkäfig-Segmente und dem Geschoss bzw. Penetrator. Die sich aus dieser Konstruktion weiterhin ergebenden Vorteile liegen u.a. darin, dass eine geringere Anfangspendelung erreicht und damit eine Optimierung des Trefferbilds vorgenommen wird.
Die Treibkäfig-Segmente sind zudem derart aufgebaut, dass sie eine Push-Pull-Funktion übernehmen.
Vorgeschlagen wird ein Treibkäfig, der mehrere Treibkäfig-Segmente umfasst. Der Treibkäfig bzw. die Treibkäfig-Segmente zeichnen sich dadurch aus, dass diese konstruktiv an einem der Schussrichtung entgegengesetzten Ende derart gestaltet ist/sind, dass an diesem Ende eine geringe Biegesteifigkeit erreicht wird. Bevorzugt wird ein Treibkäfig mit drei Treibkäfig-Segmenten. Der Treibkäfig bzw. die Treibkäfig-Segmente weisen einen hinteren Teil als Push-Teil sowie einen vorderen Teil als Pull-Teil auf. Zur Form- und Gewichtsoptimierung besitzen der vordere Teil wie auch der hintere Teil Ausnehmungen im Treibkäfig bzw. in den Treibkäfig-Segmenten. Die Ausnehmungen sind zwischen Streben eingebracht.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:

1 einen erfindungsgemäßen Treibkäfig perspektivisch in Schussrichtung von hinten,
2 eine Schnittdarstellung des Treibkäfigs aus 1.

In 1 ist ein Treibkäfig 1 für ein nicht näher dargestelltes unterkalibriges Geschoss gekennzeichnet. Der Treibkäfig 1 ist, in Schussrichtung gesehen, schräg von hinten dargestellt. Der Treibkäfig1 besteht aus wenigstens zwei Treibkäfig-Segmenten 1.1, 1.2. Bevorzugt weist der Treibkäfig 1 drei Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 auf. Als Material kann Kunststoff, Aluminium oder dergleichen verwendet werden. Derartige Materialien sind fachüblich und bekannt.
Der Treibkäfig 1 bzw. die Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 zeichnen sich dadurch aus, dass diese als Push-Pull-Treibkäfig bzw. Push-Pull-Treibkäfig-Segmente ausgebildet sind. Ein hinter einem Druckflansch 2 liegender Teil 3 der Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 beschleunigt das nicht näher dargestellte unterkalibrige Geschoss durch Druck, ein davor liegender Teil 4 durch Zug. Auf den Zugteil 4 wirkt zusätzlich noch ein Treibladungsdruck, während der Druckteil 3 frei von äußeren Lasten ist.
Der hintere Teil 3 (Push-Teil) sowie der vordere Teil 4 (Pull-Teil) sind ihrerseits bevorzugt form- und gewichtsoptimiert. Dazu weisen der vordere Teil 4 wie auch der hintere Teil 3 Ausnehmungen 5, 6 in den Treibkäfig-Segmenten 1.1, 1.2, 1.3 auf. Zwischen diesen verbleibende Streben 8, 9 dienen dazu, für eine ausreichende Steifigkeit des Treibkäfigs 1 bzw. der Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 zu sorgen.
Der Treibkäfig 1 bzw. die Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 besitzt Taschen 7, die im hinteren Teil 3 eingebunden sind.
Erfindungsgemäß sind der Treibkäfig 1 bzw. die Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 konstruktiv an einem der Schussrichtung entgegengesetzten Ende 10 sehr dünn gestaltet, in eine Art Schwänzchen. Durch diese Konstruktion hat dieses spezielle Ende 10 eine geringe Biegesteifigkeit. Diese Nachgiebigkeit ermöglicht, stoßartig auftretende Kräfte zwischen Treibkäfig 1 bzw. den Treibkäfig-Segmenten 1.1, 1.2, 1.3 und dem nicht näher dargestellten Geschoss bzw. Penetrator zu reduzieren. Mit der Homogenisierung der Ablösekräfte aller Treibkäfig- Segmente 1.1, 1.2, 1.3 wird auch die Anfangspendelung des Geschosses verringert. Zwischen den Treibkäfig-Segmenten 1.1, 1.2, 1.3 ist eine sogenannte Ablösekante 11 eingebracht.
Mit 12 ist eine Aufnahme des nicht näher dargestellten Geschosses bezeichnet. Geschoss und Treibkäfig 1 sind über eine angedeutete Gewindeverbindung miteinander verbunden.
2 zeigt den Treibkäfig 1 in einer Schnittdarstellung.
Die Funktionsweise ist wie folgt:

Durch die Treibgase werden der Treibkäfig 1 bzw. die Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 samt Geschoss durch ein nicht näher dargestelltes Waffenrohr getrieben. Das Waffenrohr übernimmt die Führung des Geschosses im Waffenrohr. Nach dem Mündungsdurchgang trennt sich der Treibkäfig 1 vom Geschoss, die Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 sich voneinander. Die notwendige Kraft wird durch den Staudruck in den Taschen 7 des Treibkäfigs 1 bzw. der Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 erzeugt, wenn diese Taschen 7 einer Umgebungsluft ausgesetzt werden. Der Treibkäfig 1 bzw. die Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 rollen beim Ablösen über das Geschoss ab. Durch die geringe Biegefestigkeit der Enden 10 des Treibkäfigs 1 bzw. der Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3 erfolgt eine Homogenisierung der Ablösekräfte des Treibkäfigs 1, d.h. aller Treibkäfig-Segmente 1.1, 1.2, 1.3.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19843787 C1 [0005]
DE 19944376 B4 [0006]
DE 10320194 A1 [0006]
DE 102013006498 A1 [0007]
DE 102019125128 [0010]
DE 3920254 C2 [0013]

Claims

Treibkäfig (1), umfassend mehrere Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3), dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkäfig (1) bzw. die Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3) konstruktiv an einem der Schussrichtung entgegengesetzten Ende (10) derart gestaltet ist/sind, dass an diesem Ende (10) eine geringe Biegesteifigkeit erreicht wird.
Treibkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkäfig (1) drei Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3) umfasst.
Treibkäfig (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkäfig (1) bzw. die Treibkäfig-Segmente (1.1, 1.2, 1.3) einen hinteren Teil (3) als Push-Teil sowie einen vorderen Teil (4) als Pull-Teil aufweisen.
Treibkäfig (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Teil (4) wie auch der hintere Teil (3) Ausnehmungen (5, 6) im Treibkäfig (1) bzw. in den Treibkäfig-Segmenten (1.1, 1.2, 1.3) aufweisen.
Treibkäfig (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ausnehmungen (5, 6) Streben (8, 9) angeordnet sind.
Treibkäfig (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Kunststoff, Aluminium oder dergleichen ist.