DE19625273A1 - Faserverstärkter Treibkäfig - Google Patents

Description

Unterkalibrige Wuchtgeschosse auch Treibkäfiggeschosse sind u. a. bekanntgeworden durch "Waffentechnisches Ta­ schenbuch" der Fa. "Rheinmetall" Ausgabe 1985, Kapi­ tel 11.2.3.2, Seite 472 ff.

Unterkalibrige Geschosse haben dabei einen Geschoßdurch­ messer, der kleiner als der des Rohres ist, aus dem sie verschossen werden. Sie bedürfen also einer Führung von Rohrkalibergröße, die gleichzeitig zur Übertragung der be­ schleunigenden Gaskräfte auf das Geschoß dient. Unterka­ librig ist also in Wirklichkeit nur das von der Führung während des Abschusses getragene Geschoß. Nach dem Verlas­ sen des Rohres fällt die Führung vom Geschoß ab, das dann allein weiterfliegt.

Das Prinzip der Leistungssteigerung, die mit unterkalibri­ gen Geschossen erreicht wird, besteht darin, daß - auf das Rohrkaliber bezogen - das relativ leichte Geschoß bei ge­ ringer Querschnittsbelastung (Verhältnis von Geschoßmasse zu seinem Querschnitt) eine hohe Anfangsgeschwindigkeit erhält, und daß es nach dem Verlassen des Rohres - also auf den jetzt kleineren Flugdurchmesser bezogen - relativ schwer ist, d. h. eine große Querschnittsbelastung er­ fährt, die einen geringen Geschwindigkeitsabfall bedeutet.

Unterkalibrige Panzergeschosse sind moderne Hochleistungs­ geschosse, die die Forderung nach hohen Anfangsgeschwin­ digkeiten, hohen Durchschlagsleistungen sowie rasanten Flugbahnen und großen Reichweiten erfüllen.

Die Führungselemente, auch Treibkäfige genannt, sollen möglichst leicht sein, um einmal dem Beschleunigungsvor­ gang im Rohr keine zu hohe Masse entgegenzusetzen und zum andern den Ablösevorgang nicht durch zu große Trägheit zu hemmen.

Obwohl die Treibkäfige aus Leichtmetall (meistens aus Alu­ minium) hergestellt werden, hat sich dieser Werkstoff im­ mer wieder als noch zu schwer herausgestellt.

Konstruktionsbedingt wird das Geschoß durch das Waffenrohr geschoben, da die antreibende Druckkraft der Treibgase auf den zum Geschoßheck hinzeigenden Treibkäfigboden wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Treibkä­ fig zu schaffen, welcher die Beschleunigungsarbeit am Treibkäfig herabsetzt und dadurch eine Erhöhung der Ge­ schoßgeschwindigkeit V₀ mit sich bringt. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Ein aus faserverstärktem Werkstoff hergestellter Treibkä­ fig hat gegenüber üblichen Treibkäfigen aus Metall den Vorteil, daß er wesentlich leichter ist und somit eine Verbesserung der Innenballistik mit sich bringt.

Ein in üblicher Geometrie aus faserverstärktem Werkstoff hergestellter Treibkäfig wird durch den auf sein Heck wir­ kenden Treibgasdruck ebenso angetrieben, wie ein aus Me­ tall hergestellter. Um dem Nachteil von dadurch entstehen­ den Druckkräften in den Verstärkungsfasern zu entgehen, ist das Heck mit Öffnungen versehen, so daß der Gasdruck auf die vordere Innenfläche des Treibkäfigs trifft und eine werkstoffgerechte Zugbelastung der Verstärkungsfasern bewirkt.

Durch diese Maßnahme wird das Geschoß vom Treibkäfig durch das Rohr gezogen und nicht wie herkömmlich durch das Rohr geschoben, so daß Knickungen der Verstärkungsfasern nicht mehr auftreten.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung nä­ her erläutert werden.

Es zeigt die einzige Figur der Zeichnung schematisch den erfindungsgemäßen Aufbau des Treibkäfigs zum Antrieb eines unterkalibrigen Geschosses.

In einem Waffenrohr 1 ist ein unterkalibriges Geschoß 5 (Pfeilgeschoß) sowie dem umschließenden Treibkäfig 2 dar­ gestellt.

Der Treibkäfig 2 besteht dabei aus einem faserverstärkten Werkstoff, vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem Kunst­ stoff (CFK).

Weitere Verstärkungsfasern für Kunststoffe, welche dabei u. a. aus Epoxidharz bestehen, können Aramidfasern oder Polyethylenfasern sein. Mögliche Verstärkungsfasern für Metalle, z. B. Aluminium, Magnesium oder Titan sind Al₂O₃-Fasern oder SiC-Fasern.

Faserverstärkte Werkstoffe können ferner auch durch kohle­ faserverstärkten Kohlenstoff (CFC) dargestellt werden.

Der zum Geschoßheck hinzeigende Boden des Treibkäfigs ist mit gleichmäßig am Umfang verteilten Öffnungen 4 versehen. Diese Öffnungen 4 können aus einfachen Bohrungen bestehen, sie können aber auch durch gekrümmte Langlöcher darge­ stellt werden, wobei die Krümmung dem Umfang des Treibkä­ figs folgt.

Auch sonst ist jede Konfiguration der Öffnungen 4 möglich, solange sie geeignet ist, das Treibgas möglichst schnell in den Zwischenraum Waffenrohr 1 und Treibkäfig 2 einströ­ men zu lassen, so daß es auf die druckaufnehmende Fläche 3 des vorderen Käfigteils auftrifft.

Nachfolgend wird das Funktionsprinzip des erfindungsgemä­ ßen Geschosses beschrieben.

Nach dem Aktivieren der Treibladung strömt das sich ent­ wickelnde Treibgas durch die Öffnungen 4 in Richtung der Pfeile 6, füllt dabei den Raum zwischen dem Treibkäfig 2 und Waffenrohr 1 und beaufschlagt eine druckaufnehmende Fläche 3 des vorderen Käfigteils. Der Gasdruck wirkt also nicht wie üblich auf den Käfigboden, sondern auf die wei­ ter vorne liegende Fläche 3.

Das Geschoß 5 wird also nicht mehr durch Rohr 1 geschoben, sondern gezogen, so daß eine Knickung der Verstärkungsfa­ sern des Treibkäfigs nicht auftreten kann.

Geeignet ist hierfür ebenfalls eine Stegkonstruktion am Treibkäfigboden. Die einzelnen Stege stehen dabei stern­ förmig im gleichen Winkel zueinander. Sie verbinden so einen äußeren Ring mit dem eigentlichen Treibkäfigkörper, wobei die Öffnungen 4 durch die Zwischenräume der einzel­ nen Stege dargestellt werden.

Die Stegkonstruktion sollte mindestens aus drei Stegen be­ stehen.

Bezugszeichenliste

1 Waffenrohr
2 Treibkäfig
3 druckaufnehmende Fläche des vorderen Treibkäfigteils
4 Öffnungen im hinteren Käfigteil
5 Geschoß
6 Strömungsrichtung der Treibladungsgase

Claims (4)

1. Treibkäfig für ein unterkalibriges Wuchtgeschoß, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Treibkäfig (2) aus einem faserverstärkten Werk­ stoff besteht
• - der zum Geschoßheck hinzeigende Treibkäfigboden gleichmäßig am Umfang verteilte Öffnungen (4) auf­ weist
• - das zur Geschoßspitze hinzeigende Treibkäfigvorder­ teil gegen das Waffenrohr (1) vollständig abgedich­ tet ist.

2. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4) durch runde Bohrungen darstell­ bar sind.

3. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4) durch Langlöcher darstellbar sind, deren Mittellinien parallel zum Treibkäfigum­ fang verlaufen.

4. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4) durch eine sternförmige Steg­ konstruktion darstellbar sind, wobei mindestens drei Stege vorgesehen sind, welche im gleichen Winkel zu­ einander stehen und einen äußeren Ring mit dem Treib­ käfig 2 verbinden.