DE10308307B4

DE10308307B4 - Geschoß sowie Submunition mit Vorspannkörper

Info

Publication number: DE10308307B4
Application number: DE2003108307
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Blache; Jürgen Dipl.-Ing. Salkowski; Siegmar Dipl.-Ing. Fischer
Original assignee: Buck Neue Technologien GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: CA2458168C; GB0401225D0; NO20040805L; DE10308307A1; NO329368B1; ZA200400561B; GB2399619B; GB2399619A; CA2458168A1

Abstract

Geschoss mit einer Geschosshülle und darin angeordneten, übereinander liegenden Submunitionen (10), wobei die Submunitionen (10) eine Submunitionskörperhülle (2) mit darin enthaltener Wirkmasse (3) aufweisen, wobei die Wirkmasse (3) auf einem Boden (8) ruht und die Submunitionskörperhülle (2) in Schussrichtung mit einem Deckel (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der in Schussrichtung oberen Oberfläche (7) der Wirkmasse (3) und dem Deckel (4) einer jeden Submunition (10) wenigstens ein Vorspannkörper (12) vorgesehen ist, welcher in komprimierter Form zwischen diesen angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Geschoß gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Submunition gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Bei Artillerie- und Mörsergeschoßen treten während dem Abschuß Beschleunigungen von bis zu 17.000 g auf. Die Abschußbeschleunigung, die auf verschiedene Teilmassen, wie z.B. Hülle, Ausstoßladung, Wirkkörper und die darin einlaborierten Wirkmassen wirken, verursachen große Massenkräfte, die das Gesamtsystem Geschoß und die zugehörigen Einzelsysteme kurzzeitig sehr stark beanspruchen.
Geschosse und insbesondere Nebelgeschosse verschiedener Kaliber sind so aufgebaut, dass in der Geschoßhülle unterschiedliche Submunitionen mitgeführt werden. Die Submunitionen sind so aufgebaut, dass in einem Stahlgehäuse der Wirkmassekörper, beispielsweise Nebelkörper, aus Wirkmassenkörperhülle mit Boden, Stützrohr und Deckel und entsprechende Wirkmassen einlaboriert sind.

Derartige Geschosse, welche beispielsweise als Wirkmasse Nebelmassen aufweisen, sind z.B. aus der US 5,454,324 A , bekannt.

Weitere Nebelgeschosse sind aus der US 5,551,345 A bekannt.

Dies Druckschrift betrifft Nebelwurfkörper zur Abgabe einer rasch brennenden, einen Spontannebel erzeugenden Täuschkomponente und einer langsam brennenden, einen Dauernebel erzeugenden Tarnkomponente. Hierbei wird ein Zündsystem zum Anzünden einer Ausstoßladung, der Tarnkomponente und der Täuschkomponente verwendet, wobei nach Initiieren des Nebelwurfkörpers die Täuschkomponente vor der Tarnkomponente in der Luft zur Wirkung kommt, sowie im Ziel im wesentlichen eine Kollokation des Spontannebels und des Dauernebels stattfindet. Zwischen der Tarnkomponente und der Täuschkomponente ist ein Entlastungsraum angeordnet, der mit einem an die Ausstoßladung angrenzenden ersten Zündraum über einen ersten Kanal so verbunden ist, daß der beim Zünden der Ausstoßladung entstehende Druck eine Trennung der Täuschkomponente von der Tarnkomponente und einen relativen Unterschied zwischen dem Verlauf der ballistischen Bahn der Täuschkomponente und dem der ballistischen Bahn der Tarnkomponente bewirkt. 3 dieses Patents zeigt Dämpfungselemente aus Melan, die als Volumenausgleich und als Klapperschutz verwendet werden.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Nebelgeschoßfüllung ist aus der DE 28 41 815 C2 bekannt.

Pyrotechnische Nebelwirkmassen zur Einfüllung in nebelerzeugende Geschosse sind beispielsweise aus der EP 0 106 334 A2 bekannt.

DE 39 34 361 A1 , betrifft ein Bomblet-Trägergeschoss mit in der Träger-Geschosshülle angeordneten Übungsbomblets. Die Ausstoßeinheit, über die die Übungsbomblets via einem geschoßaxial verlaufenden Gasdurchlaßkanal gezündet und über dem Zielgebiet aus der Geschoßhülle ausgestossen werden, besteht aus Ausstoßladung und Ausstoßplatte.

DE 39 34 362 A1 betrifft ähnlich wie DE 39 34 361 A1 Bomblet-Trägergeschosse. Die in der Geschosshülle angeordneten Übungsbomblets enthalten auf Papier- und/oder Kunststoffbasis hergestellte Gehäuse, die innerhalb des Trägergeschosses lagenweise abgestützt sind, wozu in der Trägergeschosshülle in geschossaxialer Richtung stapelbare Stützelemente angeordnet sind. Auch diese Trägergeschosse umfassen eine Ausstoßeinheit bestehend aus Ausstoßladung und Ausstoßplatte.

Sämtliche im obigen Stand der Technik erwähnten Nebelgeschosse können, insbesondere bei großkalibriger Ausführung, wie beispielsweise einem 155 mm Nebelgeschoß, die im folgenden erläuterten Nachteile haben: Während des Abschusses, beispielsweise eines 155 mm Nebelgeschosses, beträgt die Belastung für den Nebelkörper vor dem Geschoßboden durch die darüberliegende Nebelkörpersäule ca. 2650 kN.

Die Nebelwirkmassen umfassen in der Regel unterschiedliche Sätze, meist auf Basis von rotem Phosphor, wie beispielsweise in der EP 0 106 334 A2 beschrieben, wobei die Nebelwirkmassen in der Regel einen Anzündsatz, einen Vornebelsatz sowie einen Hauptnebelsatz aber auch Mischsätze aus Vor- und Hauptnebel aufweisen.

Die verwendeten Nebelwirkmassen sind in der Regel schlagempfindlich. Wird die eingangs erwähnte Abschußbelastung von 2650 kN mit auf die Nebelwirkmasse übertragen, so kann dies zu einer schlagartigen Umsetzung der Wirkmasse noch im Waffenrohr führen.

Darüber hinaus wird während des Durchganges des Geschosses durch das Waffenrohr der Drall auf das Gesamtsystem aufgebracht, wobei ein Geschoß mit Nebelkörpern bei Mündungsfreigabe nach ca. 12 ms Drehzahlen von bis zu 18.500 U/min erreicht. Diese hohe Drehzahl verursacht in der Nebelwirkmasse tangentiale, radiale und axiale Spannungen, die an der freien Oberfläche der Wirkmassen zu einem Aufreißen und Abgleiten der Wirkmassen in radialer Richtung führen können. Das Abgleiten und Abreißen der Wirkmasse kann dann – wie schon mehrfach in der Praxis beobachtet – zur Selbstentzündung der Nebelwirkmasse führen und damit zu einer kritischen Fehlfunktion des Gesamtgeschosses führen.

Im Stand der Technik wurde versucht, die einzelnen Submunitionen mittels eines Luftspaltes zwischen freier Oberfläche der Wirkmasse und Deckel mechanisch zu entkoppeln. Dennoch traten hierbei enorme Belastungen auf. So betragen die beim Abschuß auftretenden Kräfte für die Stahlwandungen beispielsweise eines Nebelkörpers des Standes der Technik ca. 1000 N/mm². Durch das Entkoppelungsprinzip gemäß dem Stand der Technik mit einem Luftspalt zwischen einem planen Deckel und der Wirkmasse treten Druckspannungen von etwa 15 N/mm² an der freien Oberfläche der Wirkmassen aufgrund der Abschußbeschleunigung auf. Zusätzlich werden durch die große Radialbeschleunigung bei ca. 18.500 U/min noch Radial-, Axial- und Tangentialkräfte im Bereich von ca. 15 bis 25 N/mm² in die Wirkmasse eingekoppelt. Diese Spannungen können neben der schlagartigen Zersetzung zu einer Zerstörung der mechanischen Integrität der Wirkmassen und somit zu Fehlfunktionen der Munition führen.

Nach alledem war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Munition zur Verfügung zu stellen, welche die Abschußbelastung und den hohen Drehimpuls besser tolerieren kann als herkömmliche Geschosse.

Diese Aufgabe wird durch ein Geschoß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Submunition gemäß Anspruch 13 gelöst.

Kernpunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Geschoß mit einer Geschoßhülle und darin angeordneten, übereinanderliegenden Submunitionen, wobei die Submunitionen eine Submunitionskörperhülle mit darin enthaltener Wirkmasse aufweisen, wobei die Wirkmasse auf einem Boden ruht und die Submunitionskörperhülle in Schußrichtung mit einem Deckel versehen ist und wobei zwischen der in Schußrichtung oberen Oberfläche der Wirkmasse und dem Deckel wenigstens ein Vorspannkörper vorgesehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die freie Oberfläche der Wirkmasse einer jeden Submunition eines Geschosses mit wenigstens einem Vorspannkörper versehen, welche eine gewisse Vorspannung auf die Wirkmasse anlegt.

Diese künstlich erzeugte Vorspannung bewirkt, dass die durch den Drehimpuls wirkenden Spannungen ohne ein Abgleiten und damit verbundenes Abreißen von Wirkmasseteilen ertragen werden können und die eingangs beschriebenen Probleme bei Wirkmassen des Standes der Technik nicht auftreten.

Als Vorspannkörper können in einfacher Weise beispielsweise elastische Scheiben, welche mittels Komprimierung Druckspannung erzeugen, verwendet werden.

Hierbei ist es vorteilhaft, dass diese elastischen Scheiben beim Anbrand der Wirkmasse sofort verbrennen, ohne toxische Gase abzugeben. Geeignete Materialien sind beispielsweise Schaumstoffe, Schaumgummi, Gummi oder Kunststoffplatten aus verschiedenen Kunststoffen, Natur- und Kunststoffilze, beispielsweise Polyesterfilze.

Insgesamt ist es möglich, mit der einfachen Maßnahme gemäß der vorliegenden Erfindung die ertragbaren Spannungen in der Wirkmasse auf 30-35 N/mm² anzuheben. Durch diese Maßnahme treten keine Zerstörungen der Wirkmassen durch die hohe Abschußbeschleunigung sowie die hohe Drehzahl des Geschosses auf.

Besondere Bedeutung kommt der vorliegenden Erfindung dann zu, wenn als Geschosse Nebelgeschosse verwendet werden, deren Wirkmasse insbesondere auf rotem Phosphor basieren.

Vorzugsweise umfaßt die Nebelwirkmasse einen Anzündsatz, einen Vornebelsatz sowie einen Hauptnebelsatz, wobei zwischen Vornebelsatz und Hauptnebelsatz ein sogenannter Mischsatz aus Vor- und Hauptnebelwirkmasse angeordnet sein kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der Vorspannkörper die Oberfläche der Wirkmasse wenigstens teilweise abdeckt. Somit sind von der vorliegenden Erfindung sowohl vollflächige Abdeckungen der Wirkmasse als auch beispielsweise ringförmige Abdeckungen umfaßt, wobei die Abdeckung am im Bezug auf die Wirkmassenlängsachse äußeren Bereich bevorzugt sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Vorspannkörper ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus:
Elastischen Körpern, insbesondere scheibenförmigen Körpern; Körpern aus elastischen Materialien wie Schaumstoff, Schaumgummi, Gummi, Kunststoffplatten; Natur- und/oder Kunststoffilze, insbesondere Polyesterfilze; Tellerfeder mit wenigstens einer Feder, wobei der Teller die Schußrichtungsseitige Oberfläche der Wirkmasse wenigstens teilweise abdeckt.

Vorzugsweise ist der Vorspannkörper zwischen schussrichtungsseitiger Oberfläche der Wirkmasse und dem Deckel in komprimierter Form angeordnet, um die geeignete Vorspannung auf die Wirkmassenoberfläche anzulegen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Vorspannkörper eine Vorspann-Druckspannung von ca. 0,2-20 MPa (N/mm²) auf die schussrichtungsseitige Oberfläche der Wirkungmasse anlegt.

Es ist ferner bevorzugt, dass innerhalb der Geschoßhülle wenigstens 4 Submunitionen, insbesondere solche mit Nebelwirkmassen vorgesehen sind.

Es ist ferner bevorzugt, die Deckel der einzelnen Submunitionen einzusicken, und hierdurch den Vorspannkörper zwischen Wirkmassenoberfläche und eingesicktem Deckel zu komprimieren, um die geeignete Vorspannung zu erzielen.

Ein bevorzugtes Geschoß gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Nebelgeschoß, wobei die Submunitionen eine Nebelkörperhülle, insbesondere aus Stahl, mit Boden, Stützrohr und Deckel aufweisen, in welcher die Nebelwirkmasse angeordnet ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Nebelgeschoß gemäß dem Stand der Technik mit Luftspalt zwischen Deckel und Wirkmasse; und
2 einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Nebelgeschosses mit Vorspannkörper zwischen eingesicktem Deckel und Wirkmassenoberfläche.
In 1 ist mit 1 eine Nebelsubmunition in schematischer Längsansicht, welche in einem Nebelgeschoß übereinanderliegend angeordnet werden, bezeichnet.
Die Nebelsubmunition gemäß 1 weist eine Submuntionskörperhülle aus Stahl 2 auf, in derem Inneren sich die Wirkmasse 3 befindet. Die Submunitionskörperhülle 2 ist in Schußrichtung mit einem Deckel 4 versehen. Im rechten Teil der in 1 gezeigten Submunition befindet sich ein Ausblasloch 5 aus dem der Nebel nach Anzündung der Wirkmasse austreten kann.
Zur Entkopplung der Wirkmasse 3 von der Wirkrichtung der Massenkräfte durch die Abschußbeschleunigung ist im Stand der Technik gemäß 1 lediglich ein Luftspalt 6 zwischen dem planen Deckel 4 und der in Schußrichtung oberen Oberfläche 7 der Wirkmasse 3 vorgesehen.
Die durch die Abschußbeschleunigung entstehenden Massenkräfte werden somit lediglich durch den Luftspalt 6 von der Wirkmasse 3 entkoppelt und verteilen sich auf die Submunitionskörperhülle 2, den Boden 8 und das Stützrohr 9.
In 2 ist eine beispielhafte Submunition für ein erfindungsgemäßes Geschoß mit 10 bezeichnet. Gleiche Bezugszeichnen wie in 1 bezeichnen dieselben Bauteile.
Im Unterschied zum Stand der Technik gemäß 1 geschieht die physikalisch-mechanische Entkopplung der Wirkmasse einer Submunition nicht nur mittels eines Luftspaltes zwischen eingesicktem Deckel und in Schußrichtung darüber liegendem Submunitionskörper, sondern zusätzlich mittels eines Vorspannkörpers 12, der im Beispielsfalle als ringförmiger Polyesterfilz mit einer Dicke von ca. 9 mm ausgebildet ist.
Im Beispielsfalle läßt der Polyesterfilz als Vorspannkörper 12 einen konzentrisch um das Stützrohr 9 angeordneten Luftraum 13 frei, welcher zur Druckanzündung der Nebelwirkmasse 3 dient.
Im vorliegenden Beispielsfalle umfaßt die Wirkmasse 3 einen in 2 nicht näher gezeigten Hauptnebel, einen Mischsatz sowie einen Vornebel, der durch einen Anzündsatz über das zentrale Stützrohr 9, welches gleichzeitig den Anzündkanal bildet, gezündet wird und dann zunächst den Vornebel entzündet, dieser nach Abbrand dann den Mischsatz zündet, der wiederum nach Abbrand den Hauptnebel zündet.
Im Zielgebiet angekommen, wird über den Zünder eine Aufstoßladung initiiert, die zum einen die Nebelkörper anzündet und die Nebelkörper aus der Hülle des Geschosses ausstößt. Nach dem Anzünden brennt die Filzscheibe zwischen Deckel und Anzündsatzoberfläche unmittelbar weg und gibt die Ausblasöffnungen 5 im Deckel 4 frei, so dass der Nebel bestimmungsgemäß entweichen kann.
Im Ausführungsbeispiel umfaßt die Wirkmasse 3 einen Anzündsatz aus:

Eisen-III-Oxid 40-60%

gecoatetem roten Phosphor 10-25%

ungecoatetem Magnesium 5-25%

Vornebel:

Eisen-III-Oxid 10-30%

gecoatetem roten Phosphor 40-60%

ungecoatetem Magnesium 5-20%

Lösungsmittelfreie Dispersionsbinder 4-10%

Mischsatz:

Vornebel 50%

Hauptnebel 50%

Hauptnebel:

gecoateter roter Phosphor 60-70%

Kaliumnitrat 8-20%

gecoatetes Magnesium 5-20%

Lösungsmittelfreier Dispersionsbinder 3-8%
Die beschriebenen Wirkmassen werden in einem Pressgang mit einem spezifischen Pressdruck von 125 N/mm² in der Reihenfolge entgegen der Schußrichtung Anzündsatz, Vornebel, Mischsatz und Hauptnebel, verpreßt.
Nachdem die Nebelsätze als Wirkmasse 3 in die Submunitionskörperhülle 2 aus Stahl einlaboriert wurden, wird der oben beschriebene Polyesterfilz eingesetzt und anschließend ein eingesickter Deckel 4 in die Submunition 10 eingepreßt. Durch das Einpressen des eingesickten Deckels wird der Polyesterfilz durch Zusammendrücken von ursprünglich ca. 9 mm Dicke auf 4-5 mm Dicke gepreßt, wodurch eine Vorspannung von ca. 0,5-0,8 N/mm² erzeugt wird. Die ertragbaren Spannungen in der Wirkmasse 3 werden somit auf ca. 30-35 N/mm² angehoben.
Die benötigten Filzsstreifen werden im Beispielsfalle durch Stanzen aus Filzplatten hergestellt.
Im Beispielsfalle werden 4 Submunitionskörper 10 in ein erfindungsgemäßes Geschoß einlaboriert. Dadurch, dass der Boden 8 des Submunitionskörpers 10 auf dem Rand der darunter liegenden Submunition ruht, befindet sich ein Luftspalt zwischen dem eingesickten Deckel 4 und dem Boden 8 der in Schußrichtung darüberliegenden Submunition 10, so dass hierdurch eine Entkopplung der im Geschoß übereinander angeordneten Submunitionen voneinander über den dadurch entstandenen Luftspalt entsteht.
Derartig aufgebaute Geschosse tolerieren sowohl die Abschußbelastung von bis zu 2.650 kN als auch einen Drall von bis zu 18.500 U/min.
Bei dem im Beispielsfalle beschriebenen Geschoß kommt es nicht zu Zerstörungen in der Wirkmasse 3. Ferner treten keine schlagartigen Selbstentzündungen auf.

Claims

Geschoss mit einer Geschosshülle und darin angeordneten, übereinander liegenden Submunitionen (10), wobei die Submunitionen (10) eine Submunitionskörperhülle (2) mit darin enthaltener Wirkmasse (3) aufweisen, wobei die Wirkmasse (3) auf einem Boden (8) ruht und die Submunitionskörperhülle (2) in Schussrichtung mit einem Deckel (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der in Schussrichtung oberen Oberfläche (7) der Wirkmasse (3) und dem Deckel (4) einer jeden Submunition (10) wenigstens ein Vorspannkörper (12) vorgesehen ist, welcher in komprimierter Form zwischen diesen angeordnet ist.
Geschoss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkmasse (3) eine Nebelwirkmasse, insbesondere eine solche auf Basis von rotem Phosphor, ist.
Geschoss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebelwirkmasse einen Anzündsatz, einen Vornebelsatz, einen Mischsatz sowie einen Hauptnebelsatz umfasst.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkörper (12) die in Schussrichtung obere Oberfläche (7) der Wirkmasse (3) wenigstens teilweise abdeckt.
Geschoss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkörper (12) die in Schussrichtung obere Oberfläche (7) der Wirkmasse (3) ringförmig abdeckt, wobei die Abdeckung am in Bezug auf die Wirkmassenlängsachse äußeren Bereich vorgesehen ist.
Geschoß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkörper (12) die in Schussrichtung obere Oberfläche (7) der Wirkmasse (3) vollständig abdeckt.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkörper (12) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: – elastischen Materialien wie Schaumstoffen, Schaumgummi, Gummi; Kunststoffplatten; Natur- und/oder Kunstoffilze, insbesondere Polyesterfilze; – Tellerfedern mit wenigstens einer Feder, wobei der Teller die schussrichtungsseitige Oberfläche der Wirkmasse wenigstens teilweise abdeckt.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannkörper (12) eine Vorspann-Druckspannung von ca. 0,2 bis 20 MPa (0,2 bis 20 N/mm²) auf die schussrichtungsseitige Oberfläche (7) der Wirkmasse anlegt.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Geschosshülle wenigstens 4 Submunitionen (10), insbesondere solche mit Nebelwirkmassen, vorgesehen sind.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) eingesickt ist.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Nebelgeschoß ist, wobei die Submunitionen (10) eine Nebelkörperhülle (2), insbesondere aus Stahl, mit Boden (8), Stützrohr (9) und Deckel (4) aufweisen, in welcher die Nebelwirkmasse angeordnet ist.
Submunition, welche eine Submunitionskörperhülle (2) mit darin enthaltener Wirkmasse (3) aufweist, wobei die Wirkmasse (3) auf einem Boden (8) ruht und die Submunitionskörperhülle (2) in Schussrichtung mit einem Deckel (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der in Schussrichtung oberen Oberfläche (7) der Wirkmasse (3) und dem Deckel (4) der Submunition (10) wenigstens ein Vorspannkörper (12) vorgesehen ist, welcher in komprimierter Form zwischen diesen angeordnet ist.
Submunition nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine nebelerzeugende Submunition (10) ist.