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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelpenetrators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 39 41 787 A1 ist ein Penetrator für ein Wuchtgeschoß bekannt, der einen Verbundkörper aufweist, der aus metallischen Einlagen besteht. Bei diesen metallischen Einlagen handelt es sich um Einlagen aus Schwermetall mit relativ großer Festigkeit wie Wolfram, Tantal oder deren Legierungen. Die Einlagen sind jeweils mit einem Matrixwerkstoff beschichtet. Der Matrixwerkstoff besteht aus wenigstens einem polymeren Klebstoff wie Epoxidharz, Methacrylat oder Polyurethan. Die Einlagen sind als Blech ausgebildet. Bei den Einlagen dieses bekannten Penetrators kann es sich um mindestens ein Wickelblech oder um aufeinandergestapelte Blechscheiben handeln.
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Die
DE 43 11 615 A1 beschreibt einen Wickelpenetrator für ein Wuchtgeschoß mit einem Verbundkörper, der aus einem spiralförmigen Wickel, einem dazwischen angeordneten Bindemittel und einem axialen Kern besteht. Der Wickel dieses bekannten Penetrators besteht aus einer Folie aus Schwermetall und aus einer dazwischenliegenden metallischen Bindeschicht aus Kupfer, Nickel, Tantal oder Molybdän. Zur Herstellung dieses Wickelpenetrators wird der axiale Kern in Wickelrichtung angetrieben und auf den axialen Kern entweder eine beschichtete Folie aus Schwermetall und aus einer metallischen Bindeschicht oder zwei Folien aus Schwermetall und aus der metallischen Bindeschicht gemeinsam aufgewickelt. Dabei wird gleichzeitig mittels wenigstens einer, am Umfang des axialen Kerns anliegenden Rolle gegen den Wickel gedrückt. Die mindestens eine Rolle übt während des Wickelvorgangs und auch nach dem Ende des Wickelvorgangs auf den sich drehenden Wickel einen bestimmten Druck aus.
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Die
EP 0 013 367 A1 offenbart einen Wickelpenetrator mit einem zentralen Kern und einem auf den Kern aufgewickelten Streifen aus Metallglas. Zum Verbinden der aneinander anliegenden Wicklungen des Metallglas-Streifens dient ein Bindemittel, bei dem es sich um einen handelsüblichen Klebstoff geeigneter Festigkeit handelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem es vergleichsweise einfach und gut reproduzierbar möglich ist, Wickelpenetratoren herzustellen, deren Qualität durch einen optimierten Wickelvorgang und insbes. durch eine höhere Festigkeit der Verbindung zwischen benachbarten Windungen der Schwermetallfolie verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß auf den Kern gemeinsam mit der mindestens einen Schwermetallfolie simultan eine zu der bzw. zu der jeweiligen Schwermetallfolie zugehörige Metallbindefolie aufgewickelt wird, und die einzelnen Windungen des Wickels durch radiale Einwirkung mindestens einer zylindrischen Detonationsfront miteinander verbunden und zusammengefügt werden, ergibt sich eine vergleichsweise hohe Festigkeit in der Verbindung zwischen benachbarten Schwermetallfolienwindungen des Wickels und somit eine Verbesserung der Qualität des erfindungsgemäß hergestellten Penetrators. Bei der mindestens einen Schwermetallfolie handelt es sich vorzugsweise um eine Folie aus Wolfram oder aus Wolfram-Karbid, sie kann eine Dicke von 50 bis 100 μm aufweisen. Bei der Metallbindefolie kann es sich um eine Folie aus Nickel, Kobalt, Kupfer o. dgl. handeln. Die Dicke der Metallbindefolie wird üblicherweise kleiner gewählt als die Dicke der Schwermetallfolie, um das Gesamtgewicht des Wickels durch die Bindemetallfolie nicht wesentlich zu reduzieren. Die Metallbindefolie kann bspw. eine Dicke von 2,5 μm bis maximal 100 μm besitzen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die mindestens eine Detonationsfront in radialer Richtung zumindest zentripetal auf den Wickel einwirken. Desgleichen ist es möglich, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Detonationsfront in radialer Richtung zentripetal und gleichzeitig eine zweite Detonationsfront in radialer Richtung zentrifugal auf den Wickel einwirkt. Die Detonationsgeschwindigkeiten der beiden Detonationsfronten können bei einem Verfahren der zuletzt genannten Art so eingestellt werden, daß im Wickel ein optimaler Spannungszustand erzielt wird. Bei einem solchermaßen hergestellten Wickelpenetrator kann nach der Umformung des Wickels durch sog. Explosivfügen ein Schwermetallkern in das Zentrum des Wickels eingepreßt, eingeklebt oder auf eine andere bekannte Art und Weise eingebracht und darin fixiert werden.
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Eine unerwünschte Faltenbildung infolge der sich ergebenden Durchmesserverkleinerung, wie sie bei anderen bekannten Herstellungsverfahren derartiger Wickelpenetratoren auftreten können, ist beim Sprengumformen, d. h. beim Explosivfügen, nicht zu erwarten. Insbes. dann, wenn – wie oben ausgeführt worden ist – eine Detonationsfront in radialer Richtung zentripetal und gleichzeitig eine zweite Detonationsfront in radialer Richtung zentrifugal auf den Wickel einwirkt, muß es nicht zu einer Reduktion des Wickeldurchmessers kommen, sondern es ist sogar möglich, den Wickeldurchmesser beim Sprengumformen wunschgemäß zu vergrößern.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf den Kern mindestens eine Folie aus Schwermetall aufgewickelt. Zweckmäßig kann es sein, wenn auf den Kern gleichzeitig mehrere Folien aus Schwermetall aufgewickelt werden, wobei die einzelnen Folien am Kern der Anzahl Schwermetallfolien entsprechend in Umfangsrichtung des Kernes gegeneinander äquidistant versetzt festgelegt werden können. Die mindestens eine Schwermetallfolie kann bspw. am Kern festgeschweißt werden. Das kann mit Hilfe einer Laserschweißvorrichtung erfolgen. Die Verschweißung kann hierbei punktuell, unterbrochen oder in einer Linie ununterbrochen erfolgen. Mit der mindestens einen Schwermetallfolie wird – wie eingangs ausgeführt worden ist – gemeinsam simultan eine zugehörige Metallbindefolie auf den Kern aufgewickelt.
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Erfindungsgemäß wird der Aufwickelvorgang zweckmäßigerweise in einer Schutzgasatmosphäre sauerstofffrei durchgeführt. Die Schutzgasatmosphäre kann aus Stickstoff, Argon, Helium o. dgl. bestehen.
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Die mindestens eine Schwermetallfolie und die zugehörige mindestens eine Metallbindefolie werden während des Aufwickelns auf den Kern vorzugsweise erwärmt. Gleichzeitig wird vorzugsweise auch der Kern entsprechend erwärmt. Die Mindesttemperatur für den Wickelvorgang beträgt bspw. 250°C.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der auf den Kern aufgewickelte Wickel aus der mindestens einen Schwermetallfolie und der mindestens einen Metallbindefolie zweckmäßigerweise in einen Sprengstoff eingebettet, der zur Generierung der mindestens einen radial wirkenden zylindrischen Detonationsfront gezündet wird. Um das Gebilde aus dem Kern und dem auf den Kern aufgewickelten Wickel problemlos handhaben und in den Sprengstoff einfach und problemlos einbetten zu können, ist es zweckmäßig, das besagte Gebilde aus dem Kern und dem auf den Kern aufgewickelten Wickel vor dem Einbetten in den Sprengstoff in einem Mantelrohr anzuordnen. Das Gebilde aus Kern und Wickel braucht im Mantelrohr nicht besonders festgelegt zu werden.
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Vorzugsweise wird ein Mantelrohr verwendet, das z. B. aus Stahl, Aluminium o. dgl. besteht und mit seinen beiden axial voneinander abgewandten Endabschnitten über das Gebilde aus Kern und auf den Kern aufgewickeltem Wickel übersteht, weil sich auf diese Weise ein guter Schutz des Gebildes aus Kern und Wickel gegen Einwirkungen von außen bis zum Einbetten in den Sprengstoff ergibt.
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Damit die Detonationsfront zum Explosivfügen der einzelnen Windungen des Wickels wunschgemäß zylindrisch in radialer Richtung verläuft, ist es zweckmäßig, wenn bei dem Verfahren der oben genannten Art das Mantelrohr mit seinen beiden Endabschnitten zwischen Abstandshalteelementen angeordnet wird, von welchen mindestens eines mit einer einer Anzündladung für den Sprengstoff zugeordneten Sprengkapsel versehen ist. Diese Abstandshalteelemente bestehen zweckmäßigerweise aus einem stoßdämpfenden Werkstoff, bei dem es sich um einen geeigneten Kunststoff handeln kann. In diesem Zusammenhang wird auf die
DE 43 08 027 A1 hingewiesen, aus der ein Splitterkörper für Splittergeschosse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Splittergeschosses bekannt ist. Bei diesem bekannten Verfahren kommt ebenfalls eine in radialer Richtung orientierte zylindrische Detonationsfront zur Anwendung, um zwei koaxiale Hülsen, zwischen welchen sich Konstruktionssplitter befinden, miteinander zu einer Einheit zusammenzufügen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. von schematisch dargestellten Einzelheiten eines Wickelpenetrators. Es zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht einer Wickeleinrichtung zur Herstellung eines auf einen Kern aufgewickelten Wickels aus Schwermetallfolien und zugehörigen Metallbindefolien,
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2 in einer räumlichen Darstellung abschnittweise einen Kern mit einem auf den Kern aufgewickelten Schwermetallfolien-Wickel,
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3 eine vergrößerte Darstellung des Details III in 2 zur Verdeutlichung des Folienanfangs einer auf den Kern aufzuwickelnden bzw. aufgewickelten Schwermetallfolie,
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4 eine weiter vergrößerte Darstellung des Details IV in 2, d. h. eines Ausschnittes aus dem Schwermetallfolien-Wickel gemäß 2, und
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5 eine Einrichtung zum Explosionsfügen eines auf einen Kern aufgewickelten Schwermetallfolien-Wickels, wobei das Gebilde aus Kern und Schwermetallfolien-Wickel in einem Mantelrohr angeordnet sind.
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1 zeigt schematisch in einer Vorderansicht eine Wickeleinrichtung 10 mit drei Walzenstühlen 12, 14 und 16, die in bezug auf ein gemeinsames Zentrum radial verstellbar sind, was durch die Doppelpfeile 18 angedeutet ist. Jeder Walzenstuhl 12, 14 und 16 weist zwei Stützwalzen 20, 22 bzw. 24 auf. Jedem Stützwalzen-Paar 20, 22 bzw. 24 ist jeweils eine Druckwalze 26, 28 bzw. 30 zugeordnet. Die Druckwalzen 26, 28 und 30 liegen an dem zu bewickelnden Kern 32 an bzw. sie drücken radial gegen den Kern 32.
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Jeder Walzenstuhl 12, 14 und 16 ist mit Wärmestrahlern 34, 36 bzw. 38 zum Erwärmen der zugehörigen Stützwalzen 20, 22 bzw. 24 versehen. Die Druckwalzen 26, 28 und 30 weisen in ihrem Inneren jeweils einen zugehörigen Wärmestrahler 40, 42 bzw. 44 auf.
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Zwischen den jeweils benachbarten Walzenstühlen 12, 14 bzw. 14, 16 bzw. 16, 12 wird dem zentralen Kern 32 jeweils eine Schwermetallfolie 46 zugeführt. Gleichzeitig wird dem zentralen Kern 32 in der Nachbarschaft der jeweiligen Schwermetallfolie 46 eine Metallbindefolie 48 zugeführt. Die Schwermetallfolien 46 und die Metallbindefolien 48 werden während des Aufwickelns auf den Kern 32 mittels zugehöriger Wärmestrahler 50 und 52 erwärmt. Zu diesem Zwecke sind seitlich an den Walzenstühlen 12, 14 und 16 Abschirmungen 54 vorgesehen, die jeweils einen Spalt 56 festlegen, durch welchen die Schwermetallfolien 46 und die zugehörigen Metallbindefolien 48 in die Wickeleinrichtung 10 eingeführt werden. Die Spalte 56 sind mittels federnd nachgiebiger Abdichtungen 58 nach außen hin abgedichtet. Im Innenraum der Wickeleinrichtung 10 kann eine Schutzgasatmosphäre vorgesehen sein, bei der es sich um eine Atmosphäre aus Stickstoff, Argon, Helium o. dgl. handeln kann.
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2 zeigt abschnittweise in einer räumlichen Darstellung ein in der Wickeleinrichtung 10 gemäß 1 hergestelltes Gebilde aus einem Kern 32, der bspw. aus Wolfram oder Wolfram-Karbid besteht, und einem spiralförmigen Wickel 60 aus wenigstens einer Schwermetallfolie 46 bzw. aus drei Schwermetallfolien 46, wie sie mit einer Wickeleinrichtung 10 gemäß 1 auf den Kern 32 aufgewickelt werden. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist jeder Schwermetallfolie 46 eine Metallbindefolie 48 zugeordnet, d. h. zwischen aufeinandergewickelten benachbarten Schwermetallfolien 46 ist jeweils eine Metallbindefolie 48 eng und faltenfrei vorgesehen.
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Die 3 zeigt in einem Detail einen Ausschnitt des Kerns 32 sowie den Anfang einer Schwermetallfolie 46, die mit ihrem Rand 62 am Kern 32 festgeschweißt ist.
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Das Gebilde 63 (sh. 2) aus dem Kern 32, und dem Wickel 60 aus Schwermetall- und Metallbindefolien 46 und 48 wird in einem Mantelrohr 64 angeordnet und danach in ein Gehäuse 66 (sh. 5) eingebracht. In dem halbseitig geschnitten gezeichneten Gehäuse 66, dessen Mantel 68 bspw. aus Karton, Pappe oder aus Kunststoff besteht, ist ein Abstandshalteelement 70 zentral angeordnet. Das Abstandshalteelement 70 steht von einem Boden 72 des Gehäuses 66 nach oben. Auf dem besagten Abstandshalteelement 70 wird das Gebilde 63 aus Kern 32 und Wickel 60 mit dem Mantelrohr 64 angeordnet. Das Mantelrohr 64 weist eine axiale Abmessung auf, die größer ist als die axiale Abmessung des genannten Gebildes 63, wobei das Gebilde 63 im Mantelrohr 64 derartig angeordnet ist, daß das Mantelrohr 64 mit seinen beiden axial voneinander abgewandten Endabschnitten 74 und 76 über das Gebilde 63 aus Kern 32 und Wickel 60 übersteht. Das Mantelrohr 64 ruht also mit seinem unteren Endabschnitt 74 auf dem Abstandshalteelement 70 und auf dem oberen Endabschnitt 76 des Mantelrohres 64 wird ein Abstandshalteelement 78 angeordnet. Das Abstandshalteelement 78 ist mit einer Sprengkapsel 80 versehen.
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Der im Gehäuse 66 nach dem Einbringen des Gebildes 63 mit dem Mantelrohr 64 verbleibende zylindrische Ringraum 82 wird mit Sprengstoff 84 versehen. An der Oberseite des Sprengstoffes 84 befindet sich eine der Sprengkapsel 80 zugeordnete Anzündladung 86. Wird die Sprengkapsel 80 aktiviert, so wird der Sprengstoff 84 über die Anzündladung 86 derart gezündet, daß sich eine in radialer Richtung verlaufende zylindrische Detonationsfront ergibt. Das ist durch die Pfeile 88 angedeutet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wickeleinrichtung
- 12
- Walzenstuhl
- 14
- Walzenstuhl
- 16
- Walzenstuhl
- 18
- Pfeil
- 20
- Stützwalzen
- 22
- Stützwalzen
- 24
- Stützwalzen
- 26
- Druckwalze
- 28
- Druckwalze
- 30
- Druckwalze
- 32
- Kern
- 34
- Wärmestrahler
- 36
- Wärmestrahler
- 38
- Wärmestrahler
- 40
- Wärmestrahler
- 42
- Wärmestrahler
- 44
- Wärmestrahler
- 46
- Schwermetallfolie
- 48
- Metallbindefolie
- 50
- Wärmestrahler
- 52
- Wärmestrahler
- 54
- Abschirmungen
- 56
- Spalt
- 58
- Abdichtungen
- 60
- Wickel
- 62
- Rand
- 63
- Gebilde
- 64
- Mantelrohr
- 66
- Gehäuse
- 68
- Mantel
- 70
- Abstandshalteelement
- 72
- Boden
- 74
- Endabschnitt
- 76
- Endabschnitt
- 78
- Abstandshalteelement
- 80
- Sprengkapsel
- 82
- Ringraum
- 84
- Sprengstoff
- 86
- Anzündladung
- 88
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3941787 A1 [0002]
- DE 4311615 A1 [0003]
- EP 0013367 A1 [0004]
- DE 4308027 A1 [0015]
