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Die Erfindung betrifft einen Penetrator für ein Geschoss, mit einem endballistisch wirkenden Hauptkörper und mit einem an dem Hauptkörper befestigten Leitwerk.
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Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Penetrators zur Bekämpfung eines gepanzerten Ziels, insbesondere eines gepanzerten Ziels mit reaktiver Panzerung.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Geschoss, insbesondere ein unterkalibriges Wuchtgeschoss, aufweisend einen solchen Penetrator und einen Treibkäfig.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung patronierte Munition aufweisend ein solches Geschoss und eine Treibladung.
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Stand der Technik
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Bei einem Penetrator handelt es sich um einen Teil eines Geschosses, der seine Wirkung, nämlich zumindest die Durchdringung einer Panzerung eines Ziels und insbesondere eine damit verbundene Beschädigung oder Zerstörung des Ziels, alleine durch kinetische Energie erzielt. Aufbau und Funktion von Penetratoren sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
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Ein Penetrator der eingangs genannten Art ist bspw. aus
DE 10 2019 126 604 A1 bekannt. Der Penetrator weist einen in der Regel aus einem monolithischen Werkstoff, bspw. ein Wolframschwermetall, gebildeten Hauptkörper auf. Bei dem Hauptkörper handelt es sich um den endballistisch wirksamen Teil des Penetrators, der meistens zylinderförmig mit einer spitz zulaufenden Stirnseite (Penetratorspitze) ausgebildet ist. Zur Verbesserung der (außen-)ballistischen Flugphase des Penetrators, also den Weg von der Mündung eines Waffenrohrs, aus welchem der Penetrator bzw. das entsprechende Geschoss abgefeuert wird, bis zum Ziel, an welchem der Penetrator bzw. der Hauptkörper endballistisch wirkt, weist der Penetrator weiterhin ein Leitwerk auf, welches an einem der spitz zulaufenden Stirnseite gegenüberliegenden Ende des Hauptkörpers befestigt ist (Penetratorheck). Das Leitwerk dient dazu bzw. ist dazu ausgebildet, den Penetrator während der (außen-)ballistischen Flugphase aerodynamisch zu stabilisieren und dadurch die Zielsicherheit des Penetrators zu gewährleisten. Darüber hinaus wirkt sich eine gute aerodynamische Stabilisierung des Penetrators positiv auf die Eindringtiefe und die Aerodynamik aus.
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Während der (außen-)ballistischen Flugphase ist das Leitwerk hohen thermischen Belastungen ausgesetzt, bei welchen sich das Leitwerk vor allem aufgrund der Luftreibung auf über 1000° Kelvin (K) erhitzt. Um ein Schmelzen des Leitwerks und damit verbundene, die (außen-)ballistische Flugphase negativ beeinflussende Störungen zu vermeiden, muss das Leitwerk insofern eine ausreichend hohe thermische Belastbarkeit aufweisen. Bekannte Leitwerke sind daher insgesamt aus einem entsprechend temperaturbeständigen Werkstoff gefertigt.
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Temperaturbeständige Werkstoffe mit einem ausreichend hohen Schmelzpunkt besitzen zumeist jedoch eine relativ hohe Dichte, die deutlich über der Dichte von Leichtmetallen liegt. Leichtmetalle sind insofern zumindest bei derzeit bekannten Penetratoren nicht als Werkstoff für das entsprechende Leitwerk geeignet, da das Leitwerk ansonsten aufgrund des vergleichsweisen niedrigen Schmelzpunktes ab der Mitte bis Ende der (außen-)ballistischen Flugphase ablatieren würde.
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Die bei bekannten Penetratoren für das Leitwerk üblicherweise verwendeten Werkstoffe haben den Nachteil, dass aufgrund der hohen Dichte das Gewicht des Leitwerks bzw. die Totmasse des Geschosses erhöht wird. Da, wie eingangs bereits erwähnt, die Wirkung im Ziel ausschließlich von der kinetischen Energie des (endballistisch wirksamen) Hauptkörpers bzw. Penetratorkerns abhängt, welche mit dessen Gewicht verknüpft ist, wirkt sich eine Gewichtserhöhung von endballistisch nicht wirksamen Bestandteilen (andere Komponenten als der Penetratorkern) entsprechend unvorteilhaft auf die Effektivität des Penetrators aus.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Penetrator mit einem demgegenüber verbesserten Leitwerk bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Penetrator mit den Merkmalen von Anspruch 1. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass das Leitwerk zumindest abschnittsweise aus einem ersten Werkstoff gefertigt ist, und dass das Leitwerk zumindest ein aus einem zweiten Werkstoff gefertigtes Einlageelement aufweist, das in einen durch den ersten Werkstoff gebildeten Abschnitt des Leitwerks vollständig eingebettet ist, wobei der Schmelzpunkt des zweiten Werkstoffes geringer ist, insbesondere um mindestens 300 Kelvin geringer ist, als der Schmelzpunkt des ersten Werkstoffes.
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Unter der Bezeichnung „vollständig eingebettet“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine derartige Integration des Einlageelements in das Leitwerk zu verstehen, bei welcher das Einlageelement vollständig von dem ersten Werkstoff umschlossen bzw. ummantelt ist. Das Einlageelement ist damit nicht gegenüber der Umwelt exponiert, sondern durch den ersten Werkstoff eingeschlossen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Leitwerk liegt der Schmelzpunkt des Einlageelements deutlich unterhalb des Schmelzpunktes des umgebenden, aus dem ersten Werkstoff gefertigten Abschnitts des Leitwerks, sodass während der (außen-)ballistischen Flugphase das Einlageelement deutlich früher zu schmelzen beginnt, als der besagte Abschnitt. Die für diesen Phasenübergang von fest nach flüssig erforderliche Energiemenge entzieht das Einlageelement dabei der Umgebung, also dem umgebenden Abschnitt. Dadurch wird während der außenballistischen Flugphase die Erhitzung des gesamten Leitwerks, insbesondere des aus dem ersten Werkstoff gefertigten Abschnitts, verzögert. Mit anderen Worten fungiert das Einlageelement als Wärmesenke für den aus dem ersten Werkstoff gefertigten Abschnitt, mittels welcher auf zuverlässige Weise ein Überschreiten von dessen Schmelzpunkt verhinderbar oder zumindest verzögerbar ist. Durch das vollständige Einbetten des Einlageelements in den ersten Werkstoff ist dabei ein Ausfluss des geschmolzenen zweiten Werkstoffes sicher verhindert, sodass die Integrität des Leitwerks zuverlässig erhalten bleibt.
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Darüber hinaus ergibt sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit der Verwendung eines Leichtmetalls, bspw. von Aluminium, mit einem intrinsisch für die Verwendung in einem Leitwerk prinzipiell zu niedrigen Schmelzpunkt als erster Werkstoff. Denn mittels des Einlageelements wird dessen Schmelzen bzw. Schmelzpunkt auf die vorstehend beschriebene Weise in deutlich höhere Temperaturbereiche verschoben, sodass das Leichtmetall auch den während der (außen-)ballistischen Flugphase auftretenden Temperaturen sicher standhält.
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Der Penetrator mit den Merkmalen von Anspruch 1 bietet somit den großen Vorteil, dass das Leitwerk zumindest größtenteils aus einem Leichtmetall (als erster Werkstoff) ausbildbar ist, wobei die strukturelle Integrität des Leitwerks auch über lange (außen-)ballistische Flugphasen und damit verbundener starker Erhitzung des Leitwerks gewährleistbar ist. Durch die Verwendung des Leichtmetalls wird darüber hinaus auf vorteilhafte Weise das Gewicht des Leitwerks und des Penetrators insgesamt bzw. die Totmasse des Geschosses reduziert, sodass die potentielle kinetische Energie und damit verbunden die Penetrationswirkung gegenüber bekannten Penetratoren auf vorteilhafte Weise gesteigert ist. Neben dem Vorteil einer Gewichtsreduktion, insbesondere für den Rohrdurchgang, kann mittels dem vorgeschlagenen (erleichterten) Leitwerk die Schwerpunktlage in Richtung Spitze des Penetrators verlagert werden. Dies wirkt sich positiv auf die Flugbahn des Penetrators aus.
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Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt des zweiten Werkstoffs so gewählt, dass bei einer bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Penetrators auftretenden Erhitzung des Penetrators der Schmelzpunkt des ersten Werkstoffes bzw. des durch den ersten Werkstoffs gebildeten Abschnitts (aufgrund des Wärmeentzugs durch den Phasenübergang des zweiten Werkstoffes) nicht überschritten wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Leitwerk einen zumindest teilweise auf den Hauptkörper aufgeschobenen Grundkörper und zumindest ein auf einer Außenseite des Grundkörpers angeordnetes und sich radial von dem Grundkörper weg erstreckendes Luftleitelement auf, wobei das Einlageelement in das Luftleitelement eingebettet ist. Hierbei handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Positionierung des Einlageelements, da sich das Leitwerk bei bestimmungsgemäßem Gebrauch besonders im Bereich des Luftleitelements bzw. der Luftleitelemente erhitzt. Das Luftleitelement stellt insofern den durch den ersten Werkstoff gebildeten Abschnitt des Leitwerks dar. Somit ist zumindest das Luftleitelement aus dem ersten Werkstoff gefertigt.
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Vorzugsweise ist auch der Grundkörper aus dem ersten Werkstoff gefertigt und weiterhin bevorzugt monolithisch und/oder materialeinheitlich mit dem Luftleitelement ausgebildet. Dadurch wird die Herstellung des Leitwerks weiter vereinfacht.
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Insbesondere ist der Grundkörper hülsenförmig oder rohrförming ausgebildet. Da der Grundkörper zumindest teilweise auf den Hauptkörper aufgeschobenen ist bzw. wird, ist der Grundkörper vorzugsweise komplementär zu dem Hauptkörper des Penetrators ausgebildet. Dabei ist auch eine Ausbildung als Strangpressprofil, insbesondere mit rundem oder N-eckigem Querschnitt (mit N ≥ 3), denkbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Grundkörper mehrere Luftleitelemente, insbesondere vier oder fünf Luftleitelemente, aufweist, in welchen jeweils ein Einlageelement eingebettet ist. Insofern ist vorzugsweise ein Einlageelement pro Luftleitelement bzw. genauso viele Einlageelemente wie Luftleitelemente vorhanden. Durch das Vorsehen mehrerer Luftleitelemente wird die aerodynamische Stabilität des Penetrators bei bestimmungsgemäßem Gebrauch weiter verbessert.
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Bevorzugt ist der erste Werkstoff ein Aluminiumwerkstoff und der zweite Werkstoff ein Zinkwerkstoff. Hierbei handelt es sich um kostengünstige und einfach zu verarbeitende Werkstoffe, die insofern zur Herstellung des Leitwerks besonders vorteilhaft sind. Aluminium weist einen Schmelzpunkt von ca. 1000 Kelvin und Zink von ca. 700 Kelvin auf (Schmelzpunkt-Differenz von ca. 300 Kelvin; der Quotient der Schmelztemperaturen von Zink und Aluminium beträgt < 0,75).
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Alternativ hierzu kann der zweite Werkstoff ein Lithiumwerkstoff sein (erster Werkstoff Aluminiumwerkstoff). Durch den Lithiumwerkstoff lässt sich ein vergleichsweise günstiges Schmelzpunktverhältnis erzielen. Zudem weist Lithium eine hohe Wärmekapazität auf. Aluminium weist einen Schmelzpunkt von ca. 1000 Kelvin und Lithium von ca. 450 Kelvin auf (Schmelzpunkt-Differenz von ca. 550 Kelvin; der Quotient der Schmelztemperaturen von Lithium und Aluminium beträgt < 0,45).
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit ist der erste Werkstoff ein Magnesiumwerkstoff und der zweite Werkstoff ein Lithiumwerkstoff. Magnesium weist eine geringere Dichte als Aluminium auf, was eine weitere Gewichtsersparnis am Leitwerk begünstigt. Durch den Lithiumwerkstoff lässt sich ein vergleichsweise günstiges Schmelzpunktverhältnis erzielen. Zudem weist Lithium eine hohe Wärmekapazität auf. Magnesium weist einen Schmelzpunkt von ca. 900 Kelvin und Lithium von ca. 450 Kelvin auf (Schmelzpunkt-Differenz von ca. 450 Kelvin; der Quotient der Schmelztemperaturen von Lithium und Magnesium beträgt < 0,5).
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Besonders bevorzugt ist das Einlageelement monolithisch ausgebildet. Unter dem Begriff „monolithisch“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Ausbildung des Einlageelements als aus einer einheitlichen, nicht (jedenfalls nicht zerstörungsfrei) trennbaren Einheit bestehend zu verstehen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Einlageelement bzw. das Leitwerk besonders einfach herstellbar ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Einlageelement plättchenförmig ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Einlageelement im Wesentlichen mittig bzw. zentriert im Bereich des Luftleitelements angeordnet. Dadurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung von dem umgebenden ersten Werkstoff auf das Einlageelement. Alternativ ist auch eine dezentrale Anordnung des Einlageelements im Bereich des Luftleitelements denkbar. Insbesondere entspricht die Außenkontur des Einlageelements der des Luftleitelements.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Einlageelement sich über die gesamte Fläche des Luftleitelements bis hin zu einem aus dem ersten Werkstoff ausgebildeten Randbereich des Luftleitelements erstreckend ausgebildet ist. Insofern ist das Luftleitelement bzw. dessen Fläche nahezu vollständig von dem Einlageelement ausgefüllt. Dabei verbleiben notwendige aus dem ersten Werkstoff gebildete Randbereiche, um das Einlageelement vollständig einbetten bzw. ummanteln zu können. Insofern ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Einlageelement fast genauso groß dimensioniert, wie das Luftleitelement selbst. Dies hat den Vorteil, dass das Einlageelement aufgrund der vergleichsweise großen Dimensionierung besonders viel Wärmeenergie aufnehmen kann und dadurch die Integrität des Leitwerks zuverlässig gewährleistbar ist.
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Alternativ hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass das Einlageelement rahmenförmig entlang eines aus dem ersten Werkstoff gebildeten Randbereichs des Luftleitelements verlaufend ausgebildet ist. Insofern ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Einlageelement ein in sich geschlossenes, aus mehreren Abschnitten gebildetes Rahmenprofil, bei welchem jeweils zueinander benachbarte Abschnitte einen Winkel einschließen und/oder durch einen gekrümmten (bspw. bogenförmigen) Rahmenabschnitt miteinander verbunden sind. Die Rahmenform entspricht dabei im Wesentlichen der Außenkontur des Luftleitelements bzw. folgt dieser. In einem inneren bzw. mittleren Bereich des Luftleitelements wiederum ist insofern kein Einlageelement vorhanden. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass das Einlageelement in bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Penetrators thermisch besonders stark belasteten Bereichen des Leitwerks angeordnet ist und insofern dessen Effektivität als Wärmesenke auf vorteilhafte Weise gesteigert ist.
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Vorzugsweise ist das Leitwerk durch ein 3D - Druckverfahren oder ein Gussverfahren hergestellt. In anderen Worten wird bei einem zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leitwerks verwendeten Verfahren das Leitwerk vorzugsweise mittels eines 3D - Druckverfahrens oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt. Vorteilhafterweise ist das Leitwerk dadurch einfach und kostengünstig herstellbar, wobei insbesondere das Einbetten des Einlageelements konstruktiv besonders einfach umsetzbar ist.
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Das Geschoss mit den Merkmalen von Anspruch 11 weist einen Penetrator und einen Treibkäfig auf und zeichnet sich dadurch aus, dass der Penetrator erfindungsgemäß, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet ist. Es ergeben sich die diesbezüglich bereits genannten Vorteile. Vorzugsweise ist das Geschoss als unterkalibriges Wuchtgeschoss ausgebildet.
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Die patronierte Munition mit den Merkmalen von Anspruch 12 weist ein Geschoss und eine Treibladung auf und zeichnet sich dadurch aus, dass das Geschoss erfindungsgemäß, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet ist. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
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Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Penetrators gemäß Anspruch 13 wird dieser zur Bekämpfung eines gepanzerten Ziels, insbesondere eines gepanzerten Ziels mit reaktiver Panzerung, eingesetzt. Der Penetrator weist dabei die im Vorfeld bereits genannten Vorteile auf.
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Bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen:
- 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Penetrators mit einem vorteilhaften Leitwerk; und
- 2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung des vorteilhaften Leitwerks aus 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 das Leitwerk in der Darstellung aus 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 4 das Leitwerk in der Darstellung aus 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung einen Penetrator 1 zur Verwendung bei der Bekämpfung eines gepanzerten Ziels. Zusammen mit einem in 1 anhand gestrichelter Linien angedeuteten Treibkäfig 2 bildet der Penetrator 1 ein Geschoss 3, welches insbesondere als unterkalibriges Wuchtgeschoss ausgebildet ist. Das Geschoss 3 wiederum ist zusammen mit in 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten weiteren Elementen, insbesondere einer Treibladung und einer Hülse, Bestandteil einer patronierten Munition 4.
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Der Penetrator 1 erzielt seine Zielbekämpfungswirkung alleine durch kinetische Energie. Hierzu weist der Penetrator 1 einen sich entlang einer Längsachse L erstreckenden zylinder- oder stiftförmigen Hauptkörper 5 auf, der gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Schwermetall, insbesondere Wolframschwermetall, gebildet ist. Der Hauptkörper 5 weist einen dem zu bekämpfenden Ziel zugeordneten ersten Endabschnitt 6 auf (Penetratorspitze), der spitzzulaufend bzw. kegelförmig ausgebildet ist. An einer dem ersten Endabschnitt 6 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 7 des Hauptkörpers 5 (Penetratorheck) ist ein Leitwerk 8, insbesondere stoffschlüssig, an dem Hauptkörper 5 befestigt.
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Das Leitwerk 8 dient dazu bzw. ist dazu ausgebildet, den Hauptkörper 5 bzw. Penetrator 1 während einer (außen-) ballistischen Flugphase aerodynamisch zu stabilisieren. Bei der (außen-)ballistischen Flugphase handelt es sich im Wesentlichen um die Flugstrecke des Penetrators 1 ausgehend von der Mündung eines vorliegend nicht gezeigten Geschossrohrs, aus welchem der Penetrator 1 bzw. das Geschoss 3 abgefeuert wird, bis zum Einschlag in das zu bekämpfende Ziel.
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2 zeigt das Leitwerk 8 in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung. Das Leitwerk 8 ist vorliegend mittels eines 3D-Druckverfahrens oder Gussverfahrens hergestellt und weist einen Grundkörper 9 auf, der in dem in 1 schematisch dargestellten montierten Zustand des Penetrators 1 zumindest teilweise im Bereich des zweiten Endabschnitts 7 auf den Hauptkörper 5 aufgeschoben und an diesem bspw. stoffschlüssig befestigt ist. Vorliegend ist der Grundkörper 9 hülsenförmig ausgebildet. Alternativ ist auch eine Ausbildung als Strangpressprofil, insbesondere mit rundem oder n-eckigem Querschnitt denkbar, wobei der Grundkörper 9 vorzugsweise komplementär zu dem Hauptkörper 5 bzw. zumindest komplementär zu dessen zweiten Endabschnitt 7 ausgebildet ist.
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An einer Außenseite 9` des Grundkörpers 9 sind vorliegend fünf Luftleitelemente 10 angeordnet, die sich radial von dem Grundkörper 9 weg erstrecken. Die Luftleitelemente 10 sind dabei gleichmäßig voneinander beabstandet bzw. gleichmäßig über die Mantelfläche bzw. den Umfang des Grundkörpers 9 verteilt. Vorliegend sind der Grundkörper 9 und die Luftleitelemente 10 einstückig bzw. materialeinheitlich ausgebildet und insofern jeweils aus einem ersten Werkstoff gefertigt. Alternativ ist auch eine separate Ausbildung der Luftleitelemente 10 und entsprechend eine insbesondere stoff- oder formschlüssige Befestigung der Luftleitelemente 10 an dem Grundkörper bzw. Basissegment 9 denkbar.
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Während der (außen-)ballistischen Flugphase ist das Leitwerk hohen thermischen Belastungen ausgesetzt, bei welchen sich das Leitwerk vor allem aufgrund der Luftreibung auf über 1000° Kelvin (K) erhitzt. Um ein Schmelzen des Leitwerks und damit verbundene, die (außen-)ballistische Flugphase negativ beeinflussende Störungen zu vermeiden, muss das Leitwerk entsprechend eine ausreichend hohe thermische Belastbarkeit aufweisen.
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Zur Gewährleistung der thermischen Belastbarkeit ist bei dem vorliegenden Leitwerk 8 vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Leitwerk 8 zumindest ein aus einem zweiten Werkstoff gefertigtes Einlageelement 11 aufweist, welches in einem durch den ersten Werkstoff gebildeten Abschnitt 10` des Leitwerks 8 vollständig eingebettet ist, wobei der Schmelzpunkt des zweiten Werkstoffes deutlich geringer ist, als der Schmelzpunkt des ersten Werkstoffs. Vorliegend sind mehrere Abschnitte 10` jeweils durch eines der Luftleitelemente 10 gebildet, wobei, wie in 2 zu erkennen ist, jedes Luftleitelement 10 jeweils ein Einlageelement 11 aufweist. Insofern weißt das Leitwerk 8 vorliegend fünf Einlageelemente 11 auf, die jeweils in einem aus dem ersten Werkstoff gefertigten Luftleitelement 10 vollständig eingebettet sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 2 nicht alle Luftleitelemente 10 und Einlageelemente 11 mit Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt des zweiten Werkstoffs dabei um mindestens 300 Kelvin geringer als der Schmelzpunkt des ersten Werkstoffs. Insofern liegt der Schmelzpunkt des ersten Werkstoffes vorliegend im Bereich von 900 bis 1000 Kelvin und der Schmelzpunkt des zweiten Werkstoffes im Bereich von 450 bis 700 Kelvin. Aufgrund des deutlich geringeren Schmelzpunktes des zweiten Werkstoffes tritt während der (außen-)ballistischen Flugphase ein Phasenübergang von fest zu flüssig (Schmelzen) der Einlageelemente 11 deutlich früher auf, als ein entsprechender Phasenübergang des ersten Werkstoffs, also der Abschnitte 10` bzw. Luftleitelemente 10. Die für den Phasenübergang der Einlageelemente 11 notwendige Energiemenge wird dabei den die Einlageelemente 11 jeweils umgebenden Abschnitten 10` entzogen, wobei durch das vollständige Einbetten der Einlageelemente 11 ein Ausfluss des geschmolzenen zweiten Werkstoffes sicher verhindert und dadurch die Integrität der Luftleitelemente bzw. des Leitwerks erhalten bleibt. Durch den Wärmeentzug wird die Erhitzung der Abschnitte 10` und damit verbunden des gesamten Leitwerks 8 stark verringert bzw. verzögert. Die Einlageelemente 11 fungieren insofern als Wärmesenke für die Abschnitte 10` bzw. das Leitwerk 8 und bewirken eine Verschiebung des Schmelzpunktes des ersten Werkstoffs bzw. der aus dem ersten Werkstoff gebildeten Abschnitte 10' hin zu höheren Temperaturbereichen. Der Schmelzpunkt des zweiten Werkstoffs ist dabei so gewählt, dass bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Penetrators 1 bzw. Geschosses 3 der Schmelzpunkt des ersten Werkstoffes bzw. der aus dem ersten Werkstoff gebildeten Abschnitte 10' im Rahmen der während der (außen-)ballistischen Flugphase auftretenden Erhitzung nicht überschritten wird. Dadurch wird auf besonders vorteilhafte Weise die Temperaturbeständigkeit des Leitwerks 8 sichergestellt.
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Das Vorsehen der Einlageelemente 11 und die damit einhergehende Verschiebung des Schmelzpunktes der aus dem ersten Werkstoff ausgebildeten Abschnitte ermöglicht darüber hinaus, dass als erster Werkstoff ein Werkstoff mit einem intrinsisch vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt gewählt werden kann, der andernfalls aufgrund eines entsprechend frühzeitigen Abschmelzens während der (außen-)ballistischen Flugphase nicht für das Leitwerk 8 geeignet wäre. Bei derartigen Werkstoffen handelt es sich insbesondere um Leichtmetallwerkstoffe.
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Bei dem vorliegenden Leitwerk 8 ist daher vorgesehen, dass als erster Werkstoff ein Leichtmetallwerkstoff, im Beispiel ein Aluminiumwerkstoff, verwendet wird. Insofern sind die Abschnitte 10` bzw. Luftleitelemente 10 und der einstückig damit ausgebildete Grundkörper 9 vorliegend aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt. Als zweiter Werkstoff wird ebenfalls ein Leichtmetallwerkstoff mit einem geringeren Schmelzpunkt, im Beispiel ein Zinkwerkstoff, verwendet, so dass die Einlageelemente 11 vorliegend aus einem Zinkwerkstoff gefertigt sind. Hierdurch wird ein Überschreiten des Schmelzpunktes der aus dem ersten Werkstoff ausgebildeten Abschnitte 10' während der (außen-)ballistischen Flugphase sicher vermieden. Darüber hinaus weist das Leitwerk 8, welches insofern vorliegend als Leichtmetallleitwerk ausgebildet ist, aufgrund der Leichtmetallwerkstoffe ein vergleichsweise geringes Gewicht auf, so dass die Totmasse des Penetrators 1 bzw. Geschosses 3 verringert und damit einhergehend dessen Penetrationswirkung auf vorteilhafte Weise gesteigert ist.
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Die Einlageelemente 11 sind jeweils monolithisch und gemäß dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel plättchenförmig ausgebildet und zentriert im Bereich des jeweiligen Luftleitelements 10 angeordnet. Dabei entspricht die Außenkontur der Einlageelemente 11 zumindest im Wesentlichen der Außenkontur der Luftleitelemente 10. Alternativ ist auch eine dezentrale Anordnung der Einlageelemente 11 sowie eine abweichende Außenkontur denkbar.
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3 zeigt analog zu 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des zuvor beschriebenen Leitwerks 8 mit den vorteilhaften Einlageelementen 11. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, wobei im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
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Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorherigen dadurch, dass sich die Einlageelemente 11 nicht mehr nur über einen Teilfläche, sondern über die gesamte Fläche der jeweiligen Luftleitelemente 10 bis hin zu einem aus dem ersten Werkstoff ausgebildeten Randbereich 12 des jeweiligen Luftleitelements 10 erstrecken. Insofern sind die Einlageelemente 11 weiterhin monolithisch und plättchenförmig ausgebildet, nunmehr jedoch fast genauso groß dimensioniert wie die Luftleitelemente 10 selbst. Die Luftleitelemente 10 bzw. Abschnitte 10` sind daher jeweils im Wesentlichen vollständig von den Einlageelementen 11 ausgefüllt, wobei die für das vollständige Einbetten der Einlageelemente 11 notwendigen Randbereiche 12 verbleiben. Die vergleichsweise große Dimensionierung der Einlageelemente 11 bei diesem Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die Einlageelemente 11 in ihrer Funktion als Wärmesenke eine besonders hohe Wärmekapazität aufweisen und das Leitwerk 8 insofern besonders temperaturbeständig ist.
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4 zeigt analog zu 2 und 3 das Leitwerk 8 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, wobei im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
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Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Einlageelemente 11 nunmehr nicht mehr plättchenförmig, sondern rahmenförmig ausgebildet sind und jeweils entlang eines aus dem ersten Werkstoff ausgebildeten Rahmenbereichs 12 des jeweiligen Luftleitelements 10 verlaufen. Das jeweilige Einlageelement 11 ist insofern bei diesem Ausführungsbeispiel ein in sich geschlossenes, aus mehreren Abständen gebildetes Rahmenprofil, bei welchem jeweils zueinander benachbarte Abschnitte einen Winkel einschließen und/oder durch einen gekrümmten Abschnitt miteinander verbunden sind.
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Die Rahmenform entspricht, wie in 4 zu erkennen ist, im Wesentlichen der Außenkontur des jeweiligen Luftleitelements 10 bzw. folgt dieser. Dabei ist ein innerer Bereich 13 des jeweiligen Luftleitelements 10 einlageelementfrei ausgebildet.
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Mit anderen Worten ist in dem inneren Bereich 13 kein Einlageelement 11 vorhanden bzw. angeordnet. Der innere Bereich 13 ist dabei als Teil des Luftleitelements 10 genauso wie der Rest des Leitwerks 8, also der Grundkörper 9 und die Randbereiche 12, aus dem ersten Werkstoff ausgebildet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Einlageelemente 11 in bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Penetrators 1 bzw. Geschosses 3 thermisch besonders hoch belasteten Regionen des Leitwerks 8 angeordnet. Insofern wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Temperaturbeständigkeit des Leitwerks 8 sicher gewährleistet, wobei die verglichen mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen vergleichsweise kleinere Dimensionierung der Einlageelemente 11 ggf. eine weitere Gewichtsersparnis ermöglicht, da hierbei ein größerer Anteil des Leitwerks 8 bzw. der Luftleitelemente 10 aus dem (leichteren) ersten Werkstoff fertigbar ist.
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Zusammenfassend kann bei dem vorgeschlagenen Penetrator das Leitwerk in der Masse reduziert werden. Dies erhöht die Effizienz des Penetrators bzw. Wuchtgeschosses, da jedes (eingesparte) Gramm an (endballistisch nicht wirksamer) Masse zum Tragen kommt. Neben der Gewichtsreduktion für den Rohrdurchgang ist ein weiterer Vorteil das Verschieben der Schwerpunktlage in Richtung Penetratorspitze mittels leichterem Leitwerk (Verbesserung der Flugeigenschaften).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019126604 A1 [0006]
