DE2229443A1

DE2229443A1 - Rohrfoermiges geschoss

Info

Publication number: DE2229443A1
Application number: DE19722229443
Authority: DE
Inventors: Maurice A Laviolette
Original assignee: UK Government
Current assignee: UK Government
Priority date: 1971-06-17
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1974-05-16
Also published as: IT972401B; AU476742B2; AU4363972A; GB1389950A; CA956179A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard üedl 8 München 22 Stelnsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

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Her Majesty the Queen in right of Canada, as represented by the
Minister of National Defence

Rohrförmiges Geschoß

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Geschoß mit einem vorderen und einem hinteren Ende, wobei das Geschoß von einem Abschußpunkt aus abgeschossen wird und einer Flugbahn folgend zu einem Angriffsziel fliegt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Geschoß, das entweder aerodynamisch stabilisiert, drehstabilisiert oder aber mittels einer Kombination aerodynamischer Kräfte und Drehkräfte stabilisiert werden kann.

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Zum Erzielen der Stabilisierung eines Geschosses sind zwei grundsätzliche Verfahren bekannt_s nämlich die aerodynamische Stabilisierung und die Stabilisierung aufgrund des Rotations- bzw. Drallträgheitsvermögens. Gemäß dem erstgenannten Verfahren weist jedes Geschoß einen aerodynamischen Mittelpunkt auf, der, gemessen vom vorderen oder hinteren Geschoßende aus, hinter dem Schwerpunkt liegt. Die Anordnung dieser Zentren ist derart, daß von aerodynamischen Kräften erzeugte Momente das Bestreben zeigen, irgendwelche Gieroder Schlingerbewegungen, die das Geschoß auf seiner Flugbahn aufweisen kann, zu verringern. Aerodynamisch stabilisierte Geschosse weisen entweder einen eigenen Antrieb auf, d.h., sie sind selbst angetrieben, oder sie werden to:i einem glattes Bohrrohr aus abgeschossen.

Drallstabilisierte Gese Jiosse werden dagegen aus Rohren abgeschossen, die Riffelungenbzw. Riefen aufweisen. Diese Riefen sind so ausgebildet, daß sie beim GeseiioS das gewünschte Ausmaß an Drall erzeugen. Ein drallstabilisiertss Geschoß dreht oder rotiert in einem Ausmaß, das ausreichend groß genug ist, um Trägheitsmomente zu erzeugen, die immer größer sind als die von aerodynamischen Kräften erzeugten Momente. Aus diesem Grund kann sich aas Geschoß geradeaus längs seiner Flugbahn bewegen,

Es ist bekannt, daß ein GessIioS eias groSe Masse, einen geringen Luftwiderstand und eine hone ABfai:gSff6i?c£rwindigkeit aufweisen muß, damit eine maximale Reichweite vL&iz ein« befriedigende Treffgenauigkeit erz ielt werden. Zur Erreic-iring einer holien Anfangsgeschwindigkeit sollte das Verhältnis ans ^uars^Iiiritsiil^he zu Gewicht groß sein, während es züm'Erziei·?" einer m^unalsr: Reichweite klein sein sollte. Diese BedingungenbET. vcrsussscsusfs^ können mit einem Unterkalibergeschoß erfüllt werden, iias über Kiie riFSir mengesetzte Träge*anord- ..?ά'/.ϊ_% dia ii; -ί-5Γ 'J:'„.v :■'; .„-:. : ίύ.;2 '■'■■:.-:... Λ ' ';sjsichnet wird, im Abschuß-

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rohr gelagert ist; hierbei wird die Imager anordnung beim Abschuß abgeworfen.

Ein Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß das Gewicht des Trägers etwa ein Drittel des Geschoßgewichtes beträgt, was dazu führt, daß ein großer Anteil an Druckenergie vergeudet wird und beim Beschleunigen des Trägers verlorengeht, wenn dieser beim Abschuß des Geschosses abgeworfen wird. Darüber hinaus kann die Abtrennung des Trägers die Gierbewegung des Gesc bosses beeinflussen und einen großen und unerwünschten Anfangsanstellwinkel erzeugen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß der Träger üblicherweise aus mehreren Teilen zusammengesetzt und zudem teuer ist. Bei drallstabilisierten Geschossen ist die Geschoßlänge auf ein Maximum begrenzt, das etwa dem fünffachen Durchmesser entspricht. Diese Begrenzung hat ihre Ursache darin, daß das Verhältnis aus Axialträgheitsmoment zu Querträgheitsmoment ausreichend groß sein muß, um die Längsstabilität des im Flug befindlichen Geschosses zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Machteile zu beseitigen und ein gegenüber den erwähnten bekannten Geschossen verbessertes Geschoß zu schaffen.

Das zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehene Geschoß weist eine rohrförmige Ausbildung auf und kann entweder ein voll ausgebohrtes Geschoß oder ein UnterkalibergeschoS mit kleinen und großen Schlankheits- bzw. Streckungsverhältnissen und Wanddicken sein. Die dynamische Stabilität des unten beschriebenen Geschosses wird bei allen Mach-Zahlen entweder aerodynamisch oder mittels Drallerteilung oder durch eine Kombination aus beiden erzielt. Das erfindungsgemäße rohrförmige Geschoß ist vielseitig verwendbar, da es entweder aus einem glatten

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oder aus einsm gerieften Abschußrohr abgeschossen werden kann. Die Erfindung sieht vor, daß bei einem rohrförmigen Geschoß, das ein vorderes und ein hinteres Ende aufweist, das hintere Ende mit einem Stoßboden versehen ist, der auf das Geschoß Druckenergie zum Abschießen des Geschosses mit einer vorgegebenen Mündungsgeschwindigkeit überträgt und am Geschoßende lösbar gehalten ist, und daß der Stoßboden vom Geschoß bei dessen Abschuß durch den Staudruck, der durch die Mündungsgeschwindigkeit und den freien Flug des Geschosses erzeugt wird, ablösbar ist sowie dem Geschoß eine Abschußgestalt verleiht, die van derjenigen des im freien Flug befindlichen Geschosses verschieden ist.

Weitere Vorteile, Merkmals mxä Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den IMieransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung, Diese zeigt jeweils in eliism mittigen Längsschnitt int

Fig. 1 die Ausbildung des Geschosses beim Abschuß und Fig. 2 die Ausbildung des Geschosses in freiem Flug.

Das aus der !Zeichnung ersichtliche rohrförmige Vollkaliber- oder Unterkalibergeschoß ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Das Geschoß 10 ist drallstaMlisiert und wird beispielsweise von einem üblichen Geschütz bzw. einer Kanone aus abgeschossen. Das rohrförmig ausgebildete Geschoß 10 weist ein vorderes Ende 12 und ein hinteres Ende 14 auf. Das vordere Ende 12 ist an der Außenseite bei 16 abgeschrägt und kann dort ein Stirnreiterband 18, das beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein kann, aufnehmen sowie lösbar halten. Das hintere Ende 14 ist mit einer radial sich nach außen erstreckenden Rippe oder

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Schulter 20 versehen, die von der Rückseite des Geschosses 10 aus in Richtung nach vorne einen geringen Abstand aufweist. Hinter der Rippe 20 ist ein Sitz 22 vorgesehen. Dieser Sitz 22 ist bei 24, wie aus Figur 2 ersichtlich, ausgekehlt. Der Durchmesser des Sitzes 22 ist kleiner als der Außendurchmesser des Geschosses 10.

Am hinteren Ende 14 desGeschosses 10 ist ein etwa scheibenförmiger Stoßboden 26 lösbar angeordnet. Dieser Stoßboden 26 weist eine Innenfläche 28 sowie eine Außenfläche 30 auf, wobei die Innenfläche 28 an ihrem Umfang mit einem Sitz 32 versehen ist, der so ausgebildet ist, daß er dicht anliegend das hintere Ende 14 des Geschosses 10 aufnimmt. Der Außendurchmesser des scheibenähnlichen Stoßbodens 26 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser des Sitzes 22 amhinteren Ende 14. Ein Treibband 34 ist lösbar teilweise am Umfang des Stoßbodens 26 und teilweise am Sitz 22 des Geschosses 10 angeordnet. An der Außenfläche 30 des Stoßbodens 26 ist eine Gummidichtung 36 befestigt, die beispielsweise in einer Nut angeordnet oder mittels eines entsprechenden Klebstoffes befestigt ist. Diese Dichtung 36 verhindert, daß während derAbschußphase Gase am Geschoß 10 vorbeiströmen. Das rückwärtige Treibband 34 wird dazu verwendet, um den Stoßboden 26 während der Handhabung des Geschosses 10 an seinem Platz zu halten. Das vordere Stirnreiterband 18 dient während des Abschießens des Geschosses 10 ebenfalls bis zu einem gewissen Ausmaß als Treibband. Das Abschießen des Geschosses 10 mittels einer Kanone oder mittels eines dergleichen Abschußrohres wird hierdurch erleichtert. Über den Stoßboden 26 wird dem Geschoß 10 ein Treibdruck in der Form von beispielsweise heißen Gasen erteilt, die durch die Verbrennung eines Treibmittels oder dgl. erzeugt wurden.

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Es sollte betont werden, daß ein rohrförmiges Geschoß bei allen Machzahlen einen sehr viel kleineren Strömungs- bzw, Luftwiderstandsbeiwert (Cj₅) als die übliche Art eines Geschosses aufweist, und zwar bei gleichem Schlankheits-bzw. Streckungsgrad (Verhältnis vonLänge zu Durchmesser). Der Durchmesser des hier beschriebenen rohrförmigen Geschosses 10 kann groß gehalten werden, sogar so groß wie der Bohrungs durchmesser desAbschußrohres. Das führt dazu, daß das Verhältnis F/G aus Querschnittsfläche zu Gewicht groß ist und daß eine hohe Mündungsgeschwindigkeit erzielt wird. Ein weiterer Vorteil des Geschosses liegt darin, daß ein voll ausgebohrtes rohrförmiges Geschoß einen niedrigen Ballistik-Beiwert (C_D χ F/G) aufweisen kann, der dem eines bekannten üblichen Unterkalibergeschosses gleichwertig ist.

Das rohrförmige Vollbohrungs- oder Unterkalibergeschoß weist, wie schon erwähnt, einen Stoßboden auf, der beim Abschußprozeß zur Übertragung der Druckenergie des Treibmittels auf das Geschoß verwendet wird. Das Gewicht des Stoßbodens 26 ist sehr viel geringer als das des Trägers eines üblichen Unterkalibergeschosses von gleichemSchlankheitsgrad und Gewicht. Das rohrförmige Geschoß 10 weist den Vorteil auf, daß der Unterschied an Trägergewicht dem Geschoß 10 zugeschlagen werden kann und hierdurch bei gleicher Mündungsgeschwindigkeit ein günstigerer Ballistikbeiwert erbracht wird.

Das Stirnreiterband 18 ist selbst justierend dergestalt, daß die Vorderseite des Geschosses 10 im Abschußrohr während der Abschußphase stabilisiert und zentriert wird. Darüber hinaus unterstützt das Stirnreiterband 18 das hintere Treibband 34 bei der Übertragung des sich aus den Riefen im Abschußrohr ergebenden Drehmomentes, das den gewünschten Drall des Geschosses 10 erzeugt. Das rohrförmige Geschoß 10 kann sowohl mit dem Stirnreiterband 18 und dem Treibband 34 als auch ohne diese abgeschossen werden. Bei der Drallstabilisierung

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wird die Außenfläche desGeschosses 10 durch die Riefen des Abschußrohres ausgestoßen, wodurch das gewünschte Ausmaß an Drall erzielt wird. Bei einem aerodynamisch stabilisierten Geschoß berühren die Außenflächen der Bänder 18, 34 das Abschußrohr und zentrieren in diesem das Geschoß 10. Selbstverständlich können in das rohrförmige Gesc. hoß Spuren von Rauchgas oder Leuchtgas eingebracht werden, um eine Information über die Flugbahn und/oder die Auftreffkoordinaten zu erhalten.

Wenn das rohrförmige Geschoß 10 auf drallstabilisierte Weise abgeschossen wird, stabilisiert und zentriert das vordere Kunststoff-Stirnreiterband 18 die Vorderseite desGeschosses 10 im Abschußrohr. Das Ausmaß des Geschoßdralls wird durch die Steigung der im Innern des Abschußrohres vorgesehenen Riefen und durch die Mündungsgeschwindigkeit bestimmt. Beim Austritt aus der Mündung des Abschußrohres werden die Bänder 18, 34 aufgrund der großen Zentrifugalkräfte_f die sich aufgebaut haben, abgetrennt und abgeworfen. Daraufhin wird der Stoßboden aus dem rückwärtigen Teil des Geschosses 10 herausgestoßen. Dies ergibt sich aufgrund des großen Staudruckes, der durch die normale Stoßwelle vor dem Geschoß erzeugt wird. Daraufhin wird der Stoßboden 26 durch die aerodynamischen Kräfte weggerissen. Wenn der Abtrennvorgang seinen Abschluß gefunden hat und sich das Geschoß 10 in freiem Flug befindet, herrscht sowohl innerhalb als auch außerhalb des rohrförmigen Geschosses eine Überschall-Luftströmung. Das bei dieser Stabilisierungsweise beim Geschoß gegebene Ausmaß an Drall erzeugt eine große Rotations- bzw. Rollträgheit. Aus diesem Grund ist auch das sich drehende, d.h. mit einemDrall versehene rohrförmige Geschoß um eine Größenordnung stabiler als ein übliches drallstabilisiertes Unterkalibergeschoß gleichen Schlankheitsgrades und gleichen Gewichts. Schließlich weist das rohrförmige Gescho ß beim Aufprall auch eine

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große kinetischs Energie und Rotationgtsnergie auf. Dies erzeugt im Siel nicht nur sin großes Loch, soMe?n ss werden auch durch die Zentrifugalkräfte Itdirsplitter radial weggesehleudert.

Bei der aerodynamischen Stabilisierungsweise werden die vorderen und hinteren Reiterbänder 13, 34 zum Stabilisieren und Zentrieren des Geschosses 10 im Abschußrchr «erweiicist., Die Dichtung 36 und der Stoßboden 26 werden beim Austritt aus der Mündung des Abschußrohres durch den Staudruck und später durch aerodynamische Kräfte abgetrennt und abgeworfen, Die GeschoSmasse ist entlang ihrer Längserstreckung derart verteilt, daß der aerodynamische Mittelpunkt, d.h. der Interferenzpunkt, bei allen Mach-Zahlen hinter dem Schwerpunkt liegt. Dies führt zu einem negativen aerodynamischen Giermoment, das ggf. durch Gierbewegungen erzeugte Störungen eu verringern sucht. Die Anordnung des aerodynamischen Mittelpunktes und des Schwerpunktes ist auf das vordere Snde bzw, auf die Nase des Geschosses 10 bezogen.

Bei öiner Stabilisierung, die mittels einer Kombination aus aerodynamischen Kräften und Drallkräften erfolgt, wird das rohrförmige Geschoß von einem Rohr aus abgeschossen, das an seiner Innenfläche Riefen aufweist, wobei man zwischen der Wand des Absehußrohres und den Bändern 18, 34 einen Schlupf zuläßt, um zur Stabilisierung das gewünschte Ausmaß an Drall zu erzielen. Weiterhin sind die geometrischen Abmessungen und die Massenverteilung entlang der Längserstreckung des Geschosses 10 derart, daß das Geschoß außerdem aerodynamisch stabil ist.

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Claims

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Patentansprüche

Rohrförmiges Geschoß mit einem vorderen und einem hinteren Ende, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende (12) mit einem Stoßboden (26) versehen ist, der auf das Geschoß (10) Druckenergie zum Abschießen des Geschosses mit einer vorgegebenen Mündungsgeschwindigkeit überträgt und am Geschoß lösbar gehalten ist, und daß der Stoßboden vom Gescho ß bei dessen Abschuß durch den Staudruck, der durch die Geschoßgeschwindigkeit im freien Flug erzeugt wird, ablösbar ist sowie dem Geschoß eine Abschußgestalt verleiht, die von derjenigen des im freien Flug befindlichen Geschosses verschieden ist.
2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Treibband (34) sowie ein Stirnband (18) lösbar am Geschoß (10) angeordnet und beim Abschuß des Geschosses von diesem abtrennbar bzw. abwerfbar sind.
3. Geschoß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibband (34) am hinteren Ende (14) des Geschosses (10) lösbar befestigt, ist und den dort angeordneten, scheibenförmig ausgebildeten Stoßboden (26) in seiner Lage hält, wobei das Treibband und der Stoßboden nach dem Abschuß vom Geschoß abtrennbar bzw. abwerfbar sind.
4. Geschoß nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnband (18) lösbar am vorderen Geschoßende (12) angeordnet ist, das an dieser Stelle eine abgeschrägte, sich in Umfangsrichtung erstreckende Außenfläche (16) aufweist.

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