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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Granatpatrone. Obgleich die Prinzipien der Erfindung bei verschiedenen Arten von Geschossen angewandt werden können, sind sie primär zur Anwendung bei 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatronen geeignet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das Geschoss einer 40 mm Granatpatrone wiegt ungefähr 240 g. Das Geschoss einer 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatrone wird von einer Feuerwaffe mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 240 Metern pro Sekunde abgefeuert. Eine 40 mm Granatpatrone umfasst allgemein ein Geschoss und einen Mantel, der ein Antriebssystem enthält. Das Antriebssystem wird typisch als ein „Hoch-Niedrig-System” bezeichnet. Eine Hochdrucktreibmittelkammer ist im Boden des Mantels vorgesehen, in der Drücke im Falle einer 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatrone 190 MPa übersteigen. Die Treibmittelkammer hat eine oder mehrere Öffnungen an einem Ende, die in eine Niederdruckkammer führen. Die Öffnungen werden mit Hilfe einer Berstmembran geschlossen.
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Ein auslösender Zünder ist in einer Zünderkammer am entgegengesetzten Ende der Treibmittelkammer enthalten. Ein mechanischer Schlagbolzen einer Feuerwaffe wird benutzt, um den Zünder auszulösen, der dann bewirkt, dass das Treibmittel innerhalb der Hochdruckkammer verbrennt, wodurch wiederum Hochdruckgase erzeugt werden, die dazu führen, dass die Berstmembran reißt und die Treibgase in die Niederdruckkammer dringen. Die relativ niedrigen Druckgase wirken auf das hintere Ende des Geschosses und verursachen, dass dieses den Lauf einer Feuerwaffe entlang getrieben wird.
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Die Anmelderin ist sich eines Problems bewusst, das bei herkömmlichen 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatronen angetroffen wird, wobei bekanntlich die primären Kammern solcher Granatpatronen infolge der hohen Drücke, denen sie ausgesetzt sind, versagen, wenn die Treibladung startet. Solche Versagen können zur Beschädigung oder Zerstörung der Feuerwaffe führen und ebenfalls möglicherweise eine ernste Verletzung oder den Tod des Waffenbedieners verursachen.
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Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die hier zuvor beschriebenen Probleme bei herkömmlichen Granatpatronen zu bessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß ist eine Granatpatrone vorgesehen, umfassend:
ein Geschoss;
einen Mantel, der eine zylindrische Seitenwand umfasst mit einem offenen vorderen Ende, an dem das Geschoss befestigt ist, und eine Bodenwand, die mit der Seitenwand einstückig ausgebildet ist und sich über die Seitenwand am Ende derselben erstreckt, wobei der Mantel zumindest teilweise eine an die Bodenwand angrenzende Zünderkammer definiert, in der ein auslösender Zünder gehalten wird, und in die sich ein mechanischer Schlagbolzen einer Feuerwaffe erstrecken kann, um den Zünder zur Detonation zu bringen, wobei die Seitenwand eine Niederdruckkammer am operativen hinteren Ende des Geschosses definiert und eine interne Schraubgewindestruktur hat; und
ein Treibmittelantriebssystem enthalten einen Treibmittelkammeraufbau umfassend:
- a) einen topfförmigen Kammerkörpereinsatz, der eine innere Höhlung für die Aufnahme einer Treibladung definiert, wobei der Kammerkörpereinsatz eine äußere Schraubgewindestruktur aufweist, die mit der Schraubgewindestruktur der Seitenwand gewindemäßig in Eingriff steht, wobei der Kammerkörpereinsatz ein vorderes Ende hat, das mindestens eine Öffnung in Kommunikation mit der Niederdruckkammer definiert, und ein offenes hinteres Ende, das eine Randausbildung definiert, wobei der Kammerkörpereinsatz eine innere Schraubgewindestruktur nahe seinem offenen hinteren Ende aufweist; und
- b) einen Bodenplatteneinsatz, der an der Bodenwand des Mantels anliegt und das offene hintere Ende des Kammerbodeneinsatzes abschließt und hiermit eine Hochdruckkammer zusammen mit dem Kammerkörpereinsatz definiert, wobei der Bodenplatteneinsatz eine zentrale Öffnung definiert, die an die Zünderkammer angeschlossen ist, wobei der Bodenplatteneinsatz eine zylindrische lokalisierende Formation definiert, die im offenen hinteren Ende des Kammerkörpereinsatzes eingesetzt ist und die ein äußeres Schraubgewinde definiert, das gewindemäßig mit dem inneren Schraubgewinde des Kammerkörpereinsatzes in Eingriff steht,
wobei die Granatpatrone dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bodenplatteneinsatz einen umlaufenden Flansch definiert, der an der Randausbildung des Kammerkörpereinsatzes anliegt und sich über die Randausbildung hinaus erstreckt.
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Die Granatpatrone umfasst Dichtmittel, um eine Abdichtung zwischen dem Bodenplatteneinsatz und der Bodenwand des Mantels zu bilden. Insbesondere kann das Dichtmittel die Form eines O-Ringdichtungselements haben, das zwischen dem Bodenplatteneinsatz und der Bodenwand des Mantels in einer Anordnung sitzt, in der das Dichtungselement die zentrale Öffnung des Bodenplatteneinsatzes umgibt.
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Die Granatpatrone kann eine 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatrone sein. Bei 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatronen wird das Geschoss von einer Feuerwaffe bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 240 Metern pro Sekunde und Drücken in der Hochdruckkammer abgeschossen, die 190 MPa überschreiten, wenn das Treibmittel gezündet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale der Erfindung werden nachstehend im Sinne eines nicht einschränkenden Beispiels der Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden schematischen Zeichnungen und wie darin dargestellt. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine Seitenansicht einer Granatpatrone nach der Erfindung;
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2 eine Schnittseitenansicht der Granatpatrone von 1;
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3 eine Schnittendansicht der Granatpatrone von 1, die entlang Schnittlinie III-III von 2 geschnitten ist, wobei die Treibladung und die Berstmembran der Klarheit wegen entfernt wurden;
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4 eine dreidimensionale Ansicht des Kammerkörpereinsatzes der Granatpatrone von 1;
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5 eine dreidimensionale Ansicht des Bodenplatteneinsatzes der Granatpatrone von 1;
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6 eine Schnittseitenansicht des Kammerkörpereinsatzes von 4;
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7 eine Schnittseitenansicht des Bodenplatteneinsatzes von 5;
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8 eine Schnittseitenansicht des Mantels der Granatpatrone von 1; und
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9 eine explodierte Seitenansicht der Granatpatrone von 1.
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BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird eine erfindungsgemäße Granatpatrone allgemein mit der Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Granatpatrone 10 ist eine 40 mm Hochgeschwindigkeitsgranatpatrone umfassend allgemein ein Geschoss 12, einen Mantel 14 und ein Treibmittelantriebssystem, das allgemein mit der Bezugszahl 16 gekennzeichnet wird.
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Der Mantel ist mit dem Geschoss zum Beispiel mit Hilfe einer Verformung der offenen Mündung des Mantels nach innen verbunden, doch nicht notwendigerweise darauf beschränkt, um reibend und mechanisch das Geschoss zu erfassen. Das Geschoss definiert eine Anzahl von umlaufenden Rippenbildungen, auf denen ein Führungsband 18 sicher befestigt ist. Das Führungsband greift in komplementäre Führungsstrukturen ein, die auf einer Innenseite des Laufs einer Feuerwaffe definiert sind, um das Geschoss mit seinen Flug-Drall-Eigenschaften zu versehen, und wirkt ebenfalls als Gasdichtung zwischen dem Geschoss und dem Lauf der Feuerwaffe. Der Mantel hat eine zylindrische Seitenwand 20 mit einem offenen vorderen Ende 22, woran das Geschoss 12 angeschlossen ist. Ein vorderer Endbereich der Seitenwand ist auf ein hinteres Ende des Geschosses angecrimpt, wobei eine O-Ringdichtung 23 eine flüssigkeitssichere Abdichtung zwischen dem Geschoss und dem Mantel liefert. Der Mantel weist eine Bodenwand 24 auf, die mit der Seitenwand einstückig ausgebildet ist und die sich über die Seitenwand am hinteren Ende der Seitenwand erstreckt. Die Bodenwand definiert eine zylindrische zentrale Öffnung 26, die teilweise eine Zünderkammer 29 definiert, in der ein auslösender Zünder 27 vorgesehen ist und in die ein mechanischer Schlagbolzen einer Feuerwaffe sich erstreckt, um den in der Höhlung vorgesehenen Zünder zu detonieren. Die Seitenwand des Mantels definiert eine innere Schraubgewindestruktur 28, deren Zweck hier nachstehend ausführlicher erklärt wird.
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Das Treibmittelantriebssystem liefert ein Hoch-Niedrig-Antriebssystem für die Beförderung von dem Geschoss 12 aus dem Mantel 20. Das Treibmittelantriebssystem 16 bildet zusammen mit dem Mantel einen wesentlichen Bestandteil der abschließenden zusammengebauten Granatpatrone und weist einen Treibmittelkammeraufbau auf, der allgemein mit der Bezugszahl 30 bezeichnet wird, um eine Treibladung 32 zu halten. Der Treibmittelkammeraufbau definiert eine Hochdruckkammer 34, innerhalb der die Treibladung gehalten wird, während der Mantel 14 eine Niederdruckkammer 36 definiert, die zwischen der Hochdruckkammer und einem hinteren Ende des Geschosses angeordnet ist.
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Der Treibmittelkammeraufbau umfasst einen topfförmigen Kammerkörpereinsatz 38, der eine innere Höhlung 40 definiert, und einen Bodenplatteneinsatz 42, der die innere Höhlung verschließt, um damit die Hochdruckkammer 34 zu definieren. Der Kammerkörpereinsatz ist von einer einheitlichen Bauweise und ist im Mantel 14 eingeschraubt. Insbesondere hat der Kammerkörpereinsatz 38 eine äußere Schraubgewindestruktur 44, die gewindeförmig mit der inneren Schraubgewindestruktur 28 der Seitenwand des Mantels in Eingriff steht. Der Kammerkörpereinsatz hat ebenfalls eine innere Schraubgewindestruktur 46, deren Zweck hier nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Der Kammerkörpereinsatz hat einen kuppelförmigen vorderen Endbereich 50, der eine Anzahl von Überfließrinnen 52 und ein offenes hinteres Ende 54 definiert, das eine kreisförmige Randausbildung 56 definiert.
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Der Bodenplatteneinsatz 42 ist in den hinteren Endbereich des Kammerkörpereinsatzes geschraubt und schließt damit das hintere Ende des Kammerkörpereinsatzes ab, um die Hochdruckkammer 34 zu definieren. Insbesondere hat der Bodenplatteneinsatz eine äußere Schraubgewindestruktur 55, die gewindeförmig in Eingriff mit der inneren Schraubgewindestruktur 46 des Kammerkörpereinsatzes steht. Der Bodenplatteneinsatz definiert einen hohlen zylindrischen Ansatz 57, der in die zentrale Öffnung 26 in der Bodenwand des Mantels eingesetzt ist. Der Bodenplatteneinsatz definiert eine zentrale Öffnung 58, die sich in den Ansatz öffnet. Der Ansatz definiert die Zünderkammer 29, in der Zünder 27 gehalten wird.
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Der Bodenplatteneinsatz ist von einheitlicher Bauweise und definiert einen umlaufenden Flansch 60, der sich über die Randausbildung des Kammerkörpereinsatzes erstreckt und an die Randausbildung stößt.
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Der Kammerkörpereinsatz 38 und der Bodenplatteneinsatz 42 definieren zusammen eine kugelförmige Treibmittelkammer, in der die Treibladung 32 gehalten wird. Der Kammerkörpereinsatz und der Bodenplatteneinsatz sind aus Metall, typisch Kohlenstoffstahl oder hochfestem Aluminium. Wenn der Kammerkörpereinsatz und der Bodenplatteneinsatz aus Aluminium hergestellt werden, sind sie Chrom-anodisiert, um jede Möglichkeit einer chemischen Unverträglichkeit mit einer Treibladung in der Treibmittelkammer zu verhindern.
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Die Granatpatrone umfasst eine kuppelförmige Berstmembran 64, die der Form einer Innenseite des vorderen Endbereichs des Kammerkörpereinsatzes entspricht. Die Berstmembran ist so in den Kammerkörpereinsatz eingepasst, dass sie die Innenseite des vorderen Endbereichs auskleidet und die Überflussrinnen 52 abdeckt. In der Anwendung ist die Berstmembran so konfiguriert, dass sie nach Auslösen der Treibladung reißt und zulässt, dass sich ausdehnende Gase, die aus der Auslösung stammen, den Überfließrillen entlang in die Niederdruckkammer 36 strömen.
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Die Granatpatrone umfasst eine Gummi-O-Ringdichtung, die zwischen dem Bodenplatteneinsatz und der Bodenwand des Mantels sitzt, so dass sie eine flüssigkeitssichere Abdichtung zwischen Bodenplatteneinsatz und Mantel bildet. Der Bodenplatteneinsatz und die Bodenwand des Mantels definieren komplementäre kreisförmige Fugen 62, in denen die O-Ringdichtung sitzt. Es versteht sich, dass die O-Ringdichtung zwischen dem Bodenplatteneinsatz und der Bodenwand des Mantels so sitzt, dass die Dichtung die Zünderkammer umgibt. Die Dichtung verhindert jedes Eindringen von Feuchtigkeit in die Treibmittelkammer, das die Leistung der darin vorhandenen Treibladung negativ beeinflussen könnte.
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Die Granatpatrone umfasst ferner eine Berstmembran 64, die so konfiguriert ist, dass sie nach Zündung der Treibladung reißt und damit verursacht, dass die Treibgase in die Niederdruckkammer 36 über die Überstromrinnen 52 dringen, die vom Kammerkörpereinsatz definiert werden.
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Der Treibmittelkammeraufbau, zusammen mit dem Mantel, ist so konfiguriert, dass er ein mechanisches Versagen der Treibmittelkammer verhindert, das aus Ursachen resultiert wie Material- oder Herstellungsdefekt im Mantel oder Überladen der Treibmittelkammer mit einem Treibmittel. Der Treibmittelkammeraufbau und der Mantel sorgen daher für eine hochfeste Treibmittelkammer, die Drücken über 190 MPa standhalten kann, wenn ein darin enthaltenes Treibmittel gezündet wird, und die einen Ausbruch der Treibgase durch die Bodenwand des Mantels verhindert, der zur Beschädigung oder Zerstörung der Feuerwaffe führen kann mit dem Ergebnis einer ernsten Verletzung oder Tötung des Bedieners der Feuerwaffe.
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Der Treibmittelkammeraufbau, zusammen mit dem Mantel, definiert daher ein hochfestes Gehäuse, das die Treibladung einkapselt und das den relativ hohen Drücken standhalten kann, die aus der Zündung der Treibladung stammen. Die Schraubgewindeanschlüsse zwischen dem Kammerkörpereinsatz und dem Mantel und zwischen dem Bodenplatteneinsatz und dem Kammerkörpereinsatz liefern sichere, hochfeste Anschlüsse, die fähig sind, dem hohen Druckimpuls in der Treibmittelkammer ohne Trennung standzuhalten. Die Kombination der mit Gewinde versehenen Grenzschichten zwischen dem Kammerkörpereinsatz, dem Bodenplatteneinsatz und dem Mantel bilden eine integrierte Struktur mit ausreichender Stärke, um die Impulsenergie, die durch die Verbrennung der Treibladung erzeugt wird, zu absorbieren und dissipieren.
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Der Flansch des Bodenplatteneinsatzes liefert einen relativ großen Oberflächenbereich, der die Dissipation von überschüssiger Energie, die aus der Verbrennung der Treibladung stammt, in die Grenzschicht zwischen dem Bodenplatteneinsatz und dem Mantel erlaubt. Die Kräfte, die nach Zündung der Treibladung entstehen, werden auf diese Weise über einen relativ großen Flächenbereich verteilt, der von dem Flansch bereitgestellt wird, wodurch die Punktbelastung reduziert wird, die ein verbundenes Ausfallrisiko des Mantels mit daraus folgendem Gasausbruch mit sich führt.
