DE19724847B4

DE19724847B4 - Liderungssystem für Artilleriewaffen

Info

Publication number: DE19724847B4
Application number: DE1997124847
Authority: DE
Inventors: Gert Schlenkert; Rolf Bartolles; Helmut Isgen; Henning Von Seidlitz
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: NO981487L; JPH1114297A; DE19724847A1; NO981487D0; GB2326222B; GB9812155D0; ITMI981259A1; GB2326222A; NL1009393C2

Abstract

Liderungssystem für Artilleriewaffen mit einem Bodenring (6), einem Liderungsring (4) und einem Verschlusseinsatz (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Liderungssystemteile (3, 4, 6) auf mindestens einer die Pulvergase abdichtenden Oberfläche mit mindestens einer Schicht (7–9) aus einem Hartstoff oder einem korrosions- und verschleißfesten Metall bzw. einer Metalllegierung oder einer Keramik versehen ist, ohne dass eine Veränderung des Grundwerkstoffs stattgefunden hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Liderungssystem für Artilleriewaffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Liderungssystem für Artilleriewaffen ist aus der DE 40 06 215 A1 bekannt. Es besteht im wesentlichen aus einem Bodenring, einem Liderungsring sowie einem Verschlusseinsatz und soll die heckseitige Abdichtung des Waffenrohres gegen die beim Schuss entstehenden Pulvergase sicherstellen. Im Hinblick auf die hohen beim Schuss auftretenden Belastungen sind die Liderungssystemteile in der Regel aus Stahl gefertigt.

Im Gegensatz zu patronierter Munition, bei der die jeweilige Patronenhülse das Waffenrohr heckseitig gegen Pulvergase in der Regel nur einmal abdichten muss, erfolgt die Abdichtung bei Artilleriewaffen durch das Liderungssystem für eine Vielzahl von Schüssen. Da die Liderungssystemteile den Pulvergasen und -rückständen direkt ausgesetzt sind, unterliegen sie hohen thermischen, korrosiven, abrasiven und im Falle von Durchbläsern (d. h. einem punktuellen Entweichen der heißen Pulvergase zwischen dem Liderungsring und dem Verschlusseinsatz) auch erosiven Belastungen. Durch die Pulvergase und -rückstände werde die Oberflächen der Liderungssystemteile stark korrosiv und abrasiv angegriffen, so dass sich relativ schnell eine narbige Oberflächenstruktur ergibt, an der die Pulverrückstände gut anhaften und ein Auftreten von Durchbläsern fördern.

Aus der GB-PS 466 811 ist eine leicht gewölbt ausgebildete Liderungsscheibe bekannt, die bei Abschuss entsprechender Munition durch den entstehenden Gasdruck flach gegen den Verschlusseinsatz gedrückt wird, so dass ihre seitlichen Ränder gegen die Innenwand des verschlussseitigen Waffenrohrbereiches gepresst werden. Ferner ist aus dieser Druckschrift bereits bekannt, an der jeweiligen Liderungsscheibe randseitig zusätzliche Dichtungsteile anzuordnen. Diese dienen sowohl zur Verbesserung der Anfangsliderung beim Abschuss einer Patrone als auch zur Verbesserung des Einbaues der Liderungsscheibe in das Waffenrohr.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Liderungssystem für eine Waffe anzugeben, bei dem Aufrauungen an den Oberflächen der Liderungssystemteile durch Anhaften von Pulverrückständen – und damit Druchbläser – auch bei hohen Drücken und Schussfolgen weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Liderungssystems durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Liderungssystemteile mindestens in den Oberflächenbereichen mit einem geeigneten Beschichtungswerkstoff zu versehen, die beim Schuss die Dichtflächen darstellen. Als Beschichtungswerkstoffe haben sich Hartchrom, wie Chromnitrid (CrN), Titannitrid (TiN), Titancarbonnitrid (TiCN), Titanaluminiumnitrid oder eine Kombination dieser Werkstoffe, bewährt.

Das erfindungsgemäße Liderungssystem weist den großen Vorteil auf, daß die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des Systems gegenüber bekannten Liderungssystemen wesentlich erhöht wird, so daß ein zeitaufwendiger Wechsel des Bodenringes und/oder des Verschlußeinsatzes nur sehr selten erforderlich ist.

Außerdem ergeben sich durch die relativ dünne Beschichtung (2–5 μm) keine Passungsprobleme.

Schließlich hat sich gezeigt, daß die Hartstoffbeschichtungen leicht zu reinigen sind und durch die Reinigung nicht abgerieben werden.

Vorteilhafterweise erfolgt die Beschichtung der Oberfläche des jeweiligen Liderungssystemteiles durch eine Dampfabscheidung der Beschichtungswerkstoffe. Derartige Beschichtungstechniken sind auch unter den Bezeichnungen PVD- (physical vapour deposition) oder CVD- (chemical vapour deposition) Verfahren bekannt. Das Abscheiden der Hartstoffe, Metalle, Legierungen oder Keramiken erfolgt bei Temperaturen zwischen 200°C und 650°C.

Mit diesen an sich bekannten Verfahren (vgl. z.B. K. Reichel, "Beschichtungen aus der Dampfphase: Eine Einführung", in: H.D. Steffens und W. Brandl, "Moderne Beschichtungsverfahren", DGM Verlag, 1992, Seiten 225–228) werden Beschichtungen auch auf bereits vergüteten Stählen ohne Härteverluste und Verzug möglich. Eine Veränderung des Grundwerkstoffes findet dabei nicht statt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das jeweilige Liderungssystemteil mit einer doppelten Beschichtung versehen. Dazu wird auf dem Grundmaterial zunächst eine CrN-Schicht und auf dieser dann eine TiN-Schicht aufgebracht. Dadurch kann auf einfache Weise festgestellt werden, wann die jeweiligen Liderungssystemteile ausgewechselt werden müssen. Denn wenn die goldglänzende TiN-Schicht nach einiger Zeit abgenutzt ist, kommt die darunter liegende chromglänzende Grundschicht zum Vorschein. Diese Grundschicht übernimmt zwar für eine gewisse Zeit voll die Funktion der Deckschicht, deutet aber durch den Farbunterschied an, daß ein Austausch der Liderungssystemteile (z.B. des Liderungsringes) ratsam ist.

Die Schichtkombination aus CrN und TiN dient nicht nur als visueller Verschleißindikator, sondern die Kombination ermöglicht auch bessere Gesamteigenschaften. Dabei dient die CrN-Schicht hauptsächlich als Korrosionsschutz, die auch eine Abrasionsschutzwirkung besitzt. Die TiN-Schicht verbessert den Abrasionsschutz der Liderungssystemteile wesentlich.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich des verschlußseitigen Endes eines Waffenrohres und
2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 mit II bezeichneten Ausschnittes.
In 1 ist mit 1 ein Waffenrohr bezeichnet, an dem heckseitig ein Verschlußkeil 2 angeordnet ist. Der Verschlußkeil 2 befindet sich in seiner geschlossenen Stellung und umfaßt einen Verschlußeinsatz 3. Dieser bildet die Anlagefläche eines rechtwinklig ausgebildeten Liderungsringes 4, der in einer Ausnehmung 5 eines Bodenringes 6 gelagert ist, welcher seinerseits mit dem Waffenrohr 1 verbunden ist. Die Wirkungsweise dieses Liderungssystemes ist an sich bekannt und in der eingangs erwähnten DE 40 06 215 A1 ausführlich beschrieben.
Anders als bei dem in der DE 40 06 215 A1 offenbarten Lide rungssystem ist bei dem erfindungsgemäßen System vorgesehen, den Verschlußeinsatz 3, den Liderungsring 4 und den Bodenring 6 mit einer 2–5 μm dicken Beschichtung aus Chromnitrid, Titannitrid, Titancarbonnitrid oder einer Kombination dieser Werkstoffe zu versehen. Die entsprechenden Beschichtungen sind in 2 gestrichelt angedeutet und mit den Bezugszeichen 7–9 gekennzeichnet.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Beschichtung der Oberfläche des jeweiligen Liderungssystemteiles entweder mit Hilfe des PVD- oder des CVD-Verfahrens durchzuführen. Dadurch werden Beschichtungen auch auf bereits vergüteten Stählen ohne Härteverluste und Verzug möglich und eine Veränderung des Grundwerkstoffes findet nicht statt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das konkret dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So hat es sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, statt nur eine Schicht auf das jeweilige Liderungssystemteil aufzubringen eine doppelte Beschichtung vorzusehen. Dazu wird auf dem jeweiligen Grundmaterial, z.B. des Liderungsringes, zunächst eine CrN-Schicht und auf dieser dann eine TiN-Schicht aufgebracht. Denn wie vorstehend bereits erläutert wurde, kann durch diese Maßnahme auf einfache Weise festgestellt werden, zu welchem Zeitpunkt das jeweilige Liderungssystemteil ausgewechselt werden sollte, weil beide Beschichtungen eine unterschiedliche Farbe aufweisen.
Als Beschichtungswerkstoffe kommen außer Hartstoffen auch Metalle, Legierungen und Keramiken in Frage, sofern sie einen Korrosions- und Verschleißschutz der Liderungssystemteile sicherstellen. Als korrosionsfeste Metalle kommen beispielsweise Chrom, Gold, Wolfram, Niob, Tantal und deren Legierungen und als Keramiken kommen vor allem Zirkonoxid, Aluminiumoxid in Frage.

1: Waffenrohr
2: Verschlußkeil
3: Verschlußeinsatz, Liderungssystemteil
4: Liderungsring, Liderungssystemteil
5: Ausnehmung
6: Bodenring, Liderungssystemteil
7–9: Schichten, Beschichtungen

Claims

Liderungssystem für Artilleriewaffen mit einem Bodenring (6), einem Liderungsring (4) und einem Verschlusseinsatz (3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Liderungssystemteile (3, 4, 6) auf mindestens einer die Pulvergase abdichtenden Oberfläche mit mindestens einer Schicht (7–9) aus einem Hartstoff oder einem korrosions- und verschleißfesten Metall bzw. einer Metalllegierung oder einer Keramik versehen ist, ohne dass eine Veränderung des Grundwerkstoffs stattgefunden hat.
Liderungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hartstoff um Chromnitrid, Titannitrid, Titancarbonnitrid, Titanaluminiumnitrid oder einer Kombination dieser Werkstoffe handelt.
Liderungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Liderungssystemteil (3, 4, 6) mit mindestens zwei übereinander angeordneten Schichten versehen ist, wobei die dem unbeschichteten Liderungssystemteil zugewandte erste Schicht aus Chromnitrid und die benachbarte zweite (äußere) Schicht aus Titannitrid besteht.
Liderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der auf dem jeweiligen Liderungssystemteil (3, 4, 6) aufgebrachten Beschichtung (7–9) zwischen 2 und 5 μm beträgt.
Liderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (7–9) des jeweiligen Liderungssystemteiles (3, 4, 6) durch eine Dampfabscheidung der Beschichtungswerkstoffe erfolgt (PVD- bzw. CVD-Verfahren).
Liderungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden der Hartstoffe, Metalle, Legierungen oder Keramiken bei Temperaturen zwischen 200°C und 650°C erfolgt.