DE2262981A1

DE2262981A1 - Patronenanordnung

Info

Publication number: DE2262981A1
Application number: DE2262981A
Authority: DE
Inventors: Michael P Dix; Nicholas J Lacosta
Original assignee: AAI Corp
Current assignee: Textron Systems Corp
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1973-07-05
Also published as: JPS4874099A; CA984222A; US3776136A; IL41081A0; CH571205A5; DE2262981B2; DE2262981C3; JPS5148000B2; GB1394705A; IL41081A

Description

Es wird eine Patronenanordnung geschaffen, die einen längsseitig plastisch deformierbaren, dehnbaren Becher für die Steuerung des Treibmittelverbrennens aufweist, der aus dehnbarem Material gefertigt ist. Derselbe wird zunächst an Ort und Stelle gehalten, um das Verbrennen des Treibmittels zu unterstützen und wird anschließend nach vorne herausgedrückt als eine Funktion der längsseitigen Ausdehnung desselben bedingt durch Rollwirkung.

Die Erfindung betrifft Patronenanordnungen, insbesondere Patronenanordnungen, bei denen- sogenannte hoch-tief Treibmittel-Gaskammeranordnungen verwendet werden, die zunächst das Treibmittelgemisch innerhalb einer Hochdruckzone halten, wodurch die Brenngeschwindigkeit des Treibmittels gesteuert wird und es weiterhin ermöglicht wird, daß die Treibmittelgase in eine vergrößerte Zone mit einem niedrigeren Druck im Verlaufe des Heraustreibens des·Geschosses aus der Patrone fließen können.

Hoch-tief ballistische Systeme sind nach dem Stand der Technik bei Patronenanordnungen angewandt worden zwecks Steuern der Brenngeschwindigkeit des Treibmittels. Bei einer her- · kömmlichen Ausführungsform nach dem Stand der Technik findet ein einstückiger Knoten in der Basis der Patronenhülse Anwen-

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dung, der darin zerreißbare Seitenöffnungen aufweist, die zunächst geschlossene Gasöffnungen bilden, die sich späterhin durch Zerreißen einer über den Gasöffnungen liegenden Membran öffnen. Das Abbrennen des im Inneren des Knotens vorliegenden Treibmittels wird unterstützt durch das ursprüngliche Zurückhalten, wie es durch den zunächst praktisch vollständig verschlossenen Knoten bedingt wird, und zwar dergestalt, daß sich vor dem Zerreißen der Gasdruck aufbaut, wodurch eine angestrebte Geschwindigkeit und Ausmaß bezüglich des Verbrennens des Treibmittels erreicht wird. Die Brenngeschwindigkeit wird gesteuert sowohl durch das zunächst vorliegende Zurückhalten, wie es durch die geschlossenen Gasöffnungen bedingt wird, als auch durch die Größe der Gasöffnungen, durch die das Gas nach dem Zerreißen der Dichtungen der Gasöffnungen treten kann. Es versteht sich somit, daß das anfängliche Zurückhalten des Treibmittels beeinflußt wird durch die mechanische Festigkeit des Materials, aus dem die Gasöffnungs-Dichtungen gefertigt sind. Somit muß die Herstellung der Dichtung genau überwacht werden, um eine annehmbare Toleranzveränderung bezüglich der Geschwindigkeit des aus der Patrone abgefeuerten Geschosses zu erzielen bezüglich unterschiedlicher Munitionspartien. Wie weiter oben angegeben, besteht einweiterer die Brenncharakteristika des Treibmittels nach diesem Stand der Technik für ballistische Systeme beeinflussender Faktor in der Größe der Gasöffnungen. Normalerweise sind mehrere Herstellungsverfahren für das Ausbilden einer Patronenhülse erforderlich, die insbesondere aufgrund des Erfordernisses der Bildung der Gasöffnungen aufwendig sind. Diese Herstellungsverfahren schließen eine kostspielige Bearbeitung für das Aufrechterhalten der erforderlichen Toleranzen, insbesondere der Gasöffnungsfläche ein. Die Erfahrung hat gezeigt, daß nicht nur die Größe der Gasöffnnngen bezüglich der Toleranzen überwacht werden muß, sondern auch die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit in der Öffnungsfläche erweist sich als von erheblicher Bedeutung, wobei dieselbe herkömmlicher Weise durch anodisches überziehen ausge-

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bildet wird. Dieses anodische Überzeihen muß genau in der Fläche der Gasöffnungen überwacht werden, da geringfügige Fehler in dem Überzug es den austretenden Gasen ermöglichen, das Patronenhülsenraaterial zu erodieren, wobei das Material herkömmlicher Weise aus Aluminum oder Messing besteht, wo-, durch sich eine Vergrößerung der Gasöffnungsgröße ergibt. Hierdurch resultieren nun in unvorhersagbarer WeiseGeschwindigkeitsveränderungen für das abgefeuerte Geschoß. Bedingt durch die recht hohen und in einem gewissen Ausmaß nicht vorhersagbaren Maximaldrücke, wie sie in-dem Knoten nach dieser Anordnung gemäß dem Stande der Technik erreicht werden, sind nun verschiedene Probleme aufgetreten bezüglich des Zurückhaltens eines Initialzünderstopfens, der als ein zusätzliches Teil in der Bafeis der Patronenhülse für das Halten des Initialzünders erforderlich ist, bedingt durch das Vorliegen des Knotens. Um diese Probleme auszuschließen, müssen eng angepaßte Toleranzwerte sowohl an den Initialzünderstopfen als auch bezüglich der Bohrung des Initialzünderstopfens in der Patronenhülse aufrechterhalten werden. Hierdurch ergibt sich nun das Erfordernis nach einer sehr genauen Bearbeitung, und all dies ist vom Standpunkt der Produktionswirtschaftlichkeit aus gesehen recht kostspielig und unzweckmäßig.

Eine wichtige der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine hoch-tief ballistische Anordnung zu schaffen, die eine vereinfachte und wenig kostspielige Herstellung der Patrone und insbesondere der Patronenhülseermöglicht.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Patronenhülsen-Anordnung zu schaffen, die bei einem hoch-tief ballistischen System eine Steuerung des Treibmittelgases ermöglicht und es erlaubt, den Knoten mit Seitenöffnungen und damit Stopfen in Fortfall kommen zu lassen, in den der Initialzünder eingesetzt wird.

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Erfindungsgemäß wird eine verbesserte hoch-tief ballistische Patronenanordnung geschaffen, bei der ein das Abbrennen des Treibmittels steuernder Becher in Anwendung kommt, welcher längsseitig ausdehnbar ist, wodurch eine gesteuerte, den Hoch* druck beibehaltende Kammer gebildet wird, während des anfänglichen Abbrennens des Treibmittels und anschließend nach vorne aus der zurückgehaltenen Lage als eine Funktion der Ausdehnung desselben ausgeworfen wird, ohne daß ein Zerreißen desselben eintritt, wodurch die Treibmittelgase in eine größere Kammer*- fläche bei einem niedrigeren Druck fließen können zwecks Heraustreiben des Geschosses aus der Patrone.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine längsseitige Ansicht im Schnitt einer erfindungsgemäßen Patrone;

Fig. 2 einen längsseitigen Schnitt und erläutert eine Patrone nach Figur 1 im Verlaufe des Abschusses, wobei der die Treibmittelverbrennung steuernde Becher schematisch in seiner Konfiguration nach dem Ausdehnen nach vorne und Lösen aus seiner ursprünglich zurückgehaltenen Lage in der Patronenhülse gezeigt ist.

Unter Bezugnahme auf die Darstellungen ist hier eine hoch-tief ballistische Patrone 11 gezeigt, die eine Hülse 21 und ein Geschoß 41 aufweist. Das Geschoß 41 kann jede geeignete Konfiguration und Bauart besitzen, so wie hier dargestellt, als eine einstückige Masse, die ein spitzbogenförmiges vorderes Ende aufweist, sowie in der Mitte eine ringförmige Festhalteausnehmung 47 vorhanden ist, die ein Festhalten in der Patronenhülse 21 ermöglicht, z.B. vermittels Anbördeln des vorderen Endes der Patronenhülsenwand 23, siehe das Bezugszeichen 23f. Die gekrümmte hintere Endzone 45 des Geschosses kann in geeigneter Weise durch eine Schulter 23b angeordnet sein,, die zwischen der vergrößerten Bohrung 23a der Patronenhülsenwand 2 3 und einem weiteren vergrößerten Bohrungsabschnitt 23c vorliegt.

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Wie weiter oben angegeben, weist die Patronenhülsenwand 23, die an ihrem vorderen Ende offen ist zwecks Aufnahme und Festhalten des Geschosses 41 eine Bohrung 23a auf, und weiterhin besitzt das Basisende 25 der Patronenhülse 21 eine Bohrung 25 mit verringertem Durchmesser, in der ein das Abbrennen des Treibmittels steuernder Becher 31 angeordnet ist. In der Bohrung 25 in der Hülsenbasis 25 wird ein Initialzünder 61, der ein herkömmlicher Schlag-Initialzünder sein kann, durch Einpressen oder in anderer Weise befestigt. Die Bohrung 25b steht über einen Zündkanal 27 mit dem Inneren des Bechers 31 in Verbindung. Ein geeignetes Treibmittelgemisch 51, das herkömmliche Zusammensetzung besitzen kann, liegt im Inneren der Kammer vor, die durchdas Basisende der Bohrung '25a und den Becher 31 gebildet wird.

Der Becher 31 liegt in Form einer Mehrzahl sich in längsseitiger Richtung erstreckender Rohrabschnitte 33 und 35 vor, die über eine einstückig hiermit verbundene Biegung 34 verbunden sind. Der innere Rohrabschnitt wird an seinem vorderen Ende durch einen einstückig hiermit verbundenen Stegabschnitt 37 verschlossen. Der äußere Rohrabschnitt 33 erstreckt sich von der Basis^- wand 25b aus nach vorne und steht in Berührung mit der hinteren Oberfläche 45 des Geschosses 41. Diese Berührung oder Eingriff wird vorteilhafter Weise bei der hier gezeigten Ausführu-ngsform dadurch bewerkstelligt, daß das vordere Ende des Rohrabschnitts 33, siehe das Bezugszeichen 33a, nach außen verbreitert ausge-r führt ist.

Der Becher 31 liegt mit seinem Boden in der Bohrung 25a so vor, daß die Biegung 34 in Berührung mit der Boderiwand 25c an dem Ende der Bohrung 25a steht, und der innere Rohrabschnitt 35 kann mit einer ausreichenden längsseitigen Abmessung dergestalt versehen sein, daß darin eine entsprechende erforderliche Menge an Treibmittelgemisch 51 vorliegt, während die verlängerte Abmessung des Rohrabschnitts 33 ausreichend ist, um ein Rollen des Rohrabschnittes 35 nach vorne ausreichend dergestalt zu ermöglichen, daß der Becher 31 aus der Berührung mit der Bohrung 25 gelöst wird, bevor das nach vorne bewegliche, geschlossene, vordere Ende 37 mit dem Geschoß 41 in Berührung . kommt. 309827/0428 - 6 -

Der Becher 31 wird vorzugsweise unter leichtem Pressen In der Bohrung 25a mit Reibungspassung angeordnet, um so eine vollständige Strömungsmittelabdichtung In dem Teil des Bechers 31 zu ergeben. Wenn es auch wesentlich weniger zweckmäßig ist, ist es auch möglich, einen kleinen lichten Abstand zwischen dem Abschnitt 33 und der Bohrung 25a vorzusehen zwecks leichterer Herstellung, jedoch wird in diesem Fall ein geringfügiges Lecken des Treibmittelgases vorbei an dem Becher erfolgen, während des unter hohem Druck erfolgenden Abbrennens des Becherinhaltes.

Der Becher 41 kann aus verschiedenen geeigneten dehnbaren Materialien gefertigt sein, die die Eigenschaft besitzen, in Längsrichtung ausreichend steif zu sein im Sinne einer Druckfestigkeit, so daß während des anfänglichen Brennens des Treibmittels 51 das Geschoß 41 an dem Rohrabschnitt 33 gehalten wird, gleichzeitig diese Materialien jedoch einen plastischen Fluß im kalten Zustand ermöglichen, so daß sich nach und nach ein Abrollen des Rohrabschnittes 33 über die Biegung 34 unter Ausbilden des Verlängerung des Rohrabschnittes 35 ergibt, sowie diese Materialien weiterhin eine ausreichende Berstfestigkeit besitzen, so daß das Gas unter den Brenndrücken ohne Zerreißen während des Rollens nach vorne des inneren Rohrabschnittes eingeschlossen verbleibt und sich im Anschluß daran selbsttätig ein Ausstoßen unter der Druckeinwirkung des Bechers 31 nach vorne ergibt. Beispiele für geeignete Materialien sind Aluminium, Messing, Nickel und Stahl und es versteht sich natürlich, daß hier auch andere Materialien in Anwendung kommen können, die die oben angegebenen wünschenswerten Eigenschaften besitzen. Als ein Beispiel für Wanddicken eines geeigneten Materials sei hier ein Aluminiumbecher 31 genannt, der eine Wanddicke von 0,25 bis 1,5 mm aufweist. Es versteht sich, daß die spezielle Wanddicke für ein spezielles Material ein bestimmender Faktor sowohl für die mechanische Festigkeit des Rohr-

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abschnittes 33 in längsseitiger Richtung und den Widerstand gegenüber einem Aufrollen des Rohrabschnittes 33 über die Biegung 34 ist, wodurch ebenfalls die Rollgeschwindigkeit für einen gegebenen Brenndruck des Treibmittels beeinflußt wird.-Hierdurch wird eine Steuerfunktion bezüglich der Brenngeschwindigkeit des Treibmittels und des maximalen Drucks des brennenden Treibmittels 51 bedingt. Die spezielle Wahl der Materialien, der Dicke des Rohrabschnittes und der Größe der durch den Becher 31 gebildeten Kammer läßt sich leicht für ein gegebenes Anwendungsgebiet bestimmen/ wie es für den einschlägigen Fachmann auf der Hand liegt.

Bei der Benutzung.kann die Patrone 11 in herkömmlicher Weise in einer Laufkammer angeordnet werden und in einem geeigneten Lauf, siehe in der Figur 2 das Bezugszeichen 71, abgeschossen werden, und dies erfolgt vermittels eines Schlagbolzens, nicht gezeigt. Nach Zünden des Initialzünders 61 wird das Treibmittelgemisch 51 ausgehend von dem Initialzünder 61 über den Zündkanal 27 gezündert. Das Abbrennen des Treibmittels 51 führt zu einer wesentlichen Druckerhöhung im Inneren der Kammer, die durch den inneren Rohrabschnitt 35 und die Wand 37 des Bechers 31 gebildet wird. Die Druckerhöhung führt zur Ausbildung einer erheblichen Krafteiwwirkung auf die Becherwände 35 und 37. Die Masse und die Trägheitskraft des Geschosses 41 verhindert jedoch zusammen mit der Bördelung 23f und der Ausnehmung 47, die das Geschoß zurückhalten, einen Auswerfen des Bechers 31 aus der Bohrung 25a während des anfänglichen Abbrennens des Treibmittels; Die Drücke des Treibmittelgases wirken deshalb dergestalt, daß die durch die Wände 35 und 37 des Bechers 31 gebildete Kammer vergrößertwird und diese Einwirkung bedingt den Effekt einer längsseitigen Bewegung der Wand 37 nach vorne über ein allmähliches Aufrollen des äußeren Rohrabschnittes 33 über die Biegung 34 nach innen hin, wodurch

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eine Verlängerung des Rohrabschnittes 35 gebildet wird, siehe in der Figur 1 die gestrichelten Linien. Man sieht, daß im wesentlichen die Ausdehnung dieser Kammer aufgrund dieses längs-* seitigen Rollens bewirkt wird, wenn auch eine kleine seitliche Ausdehnung an dem inneren Rohrwandabschnitt 35 erfolgt, wie schematisch sowohl in der Figur 1 als auch in der Figur 2 gezeigt. Die Brennkammer für das Treibmittel wird somit bei einer relativ kleinen Größe gehalten unter geringfügiger Vergrößerung derselben zwecks Aufrechterhalten eines ausreichen*· den Verbrennens des Treibmittels, um so eine volletlndige Verbrennung desselben zu erzielen. Die gesteuerte Ausdehnung dieser Kammer aufgrund der Bewegung nach vorne der Wand 37 und das Rollen der Rohrabschnitte 33 und 35 über die Biegung 34 ermöglicht es weiterhin, daß der maximale Druck im Inneren dieser Kammer verringert wird, während es gleichzeitig ermöglicht wird, daß das Brennen des Treibmittels innerhalb einer wünschenswert beschränkten kleinen Kammergröße erzielt wird.

Bei dem Rollen der Wandabschnitte 33 und 35 über die Biegung 34 in einem derartigen Ausmaß, daß sich die Biegung am vorderen Ende der Bohrung 25a befindet, wird ein Verbindungsweg zwischen der Bohrung 25a und der vergrößerten Bohrung 23a ausgebildet, so daß die Treibmittelgase in diese vergrößerte Kammer 34 austreten können unter direkter Ausübung eines Kreisgasdruckes auf das Geschoß 41. Hierdurch wird ein Heraustreiben des Geschosses 41 aus der Patronenhülse 21 bewirkt. Diese nach dem Rollen vorliegende ausgedehnte Konfiguration des Bechers 31 ist in der Figur 2 wiedergegeben, und die allgemeine Konfiguration der Abschnitte 33, 34 und 35 liegt nun so vor, wie es durch das Bezugszeichen 33', 34' und35* wiedergegeben ist. Diese Darstellung ist natürlich für die erläuterten Zwecke lediglich als schematisch zu verstehen. Allgemein kann erwartet werden, daß der Becher 31 zusammen mit dem Geschoß 41 während der Bewegung des Geschosses aus der Patronenhülse 21 nach vorne getrieb en wird, wenn auch in Flugrichtung

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der Luftwiderstand dazu führt, daß der Rohrabschnitt 31 mit hohem Luftwiderstand und geringer Masse von dem Geschoß 41 ab und auf den Boden fällt, während das Geschoß 41 seinen Weg in Richtung des Ziels fortsetzt.

Im Rahmen der Erfindung lassen sich Abwandlungen und Modifizierungen durchführen und so gilt, daß zwar hier der Becher lediglich in Form von zwei konzentrischen Rohrabschnitten und einer dieselben verbindenden Biegung gezeigt ist, jedoch zusätzliche Faltungen und Biegungen für spezielle Ausführungsformen herangezogen werden können. Weiterhin gilt, daß hier zwar ein einstückiges Geschoß in direkter Berührung mit dem Becher 31 gezeigt ist, jedoch auch andere Geschosse, wie Mehrfachgeschosse Anwendung finden können und/oder kann auch eine kreisförmige Holzscheibe für das Geschoß oder die Geschosse herangezogen werden. Im letzteren Fall kann die Holzscheibe zwischen dem Geschoß und dem den Brennvorgang des Treibmittels steuernden Becher angeordnet sein, um eine entsprechende Verzögerung während des anfänglichen Abschu&vorganges der Patrone zu erreichen.

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Claims

Patentansprüche

l) Patronenanordnung, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) einen Patronenhülse,

b) eine erste Bohrung ausgebildet in der Patronenhülse für die Aufnahme eines hieraus abzuschießenden Geschosses,

c) eine zweite Bohrung ausgebildet in der Patronenhülse hinter der ersten Bohrung und mit einer kleineren Querschnittsgröße als die erste Bohrung,

d) einen längsseitig plastisch deformierbaren und ausdehnbaren und in längsseitiger Richtung auswerfbaren Becher für das Steuern der Treibmittelverbrennung aus einem Material, das in der Lage ist, in der Kälte zu fließen und zu einer praktisch bleibenden plastischen Deformation zu führen und in der zweiten kleineren Bohrung angeordnet ist,

e) sowie eine Ladung aus Zündladung und Treibmittelpulver im Inneren der zweiten Bohrung und in dem Becher vorliegend,

f) wobei der Becher aus der Bohrung entfernbar ist, nachdem eine wesentliche längliche Vergrößerung des Bechers eingetreten ist.
2. Patronenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

a) der Becher eine Mehrzahl an sich längsseitig erstreckenden Wandabschnitten aufweist, sowie eine ringförmie Biegung zwischen dem ersten und dem zweiten der sich längsseitig erstreckenden ringförmigen Wandabschnitte am hinteren Ende vorliegt,

b) eine der sich längsseitig erstreckenden ringförmigen Wandabschnitte in Berührung mit der Wand der zweiten kleineren Bohrung steht, sowie ein weiterer der sich längsseitig erstreckenden ringförmigen Wandabschnitte einen sich über denselben erstreckenden mittleren Verschluß aufweist,

c) der Becher längsseitig ausdehnbar ist aufgrund einer allmählichen im kalten Fluß erfolgenden rollenden Bewegung des Materials siner der sich längsseitigen erstreckenden Becherwandabschnitte

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über die Biegung unter Ausbilden einer sich längsseitig erstreckenden Fortsetzung des benachbarten sich längsseitig erstreckenden Becherwandabschnittes,
3. Patronenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der seitlich äußere der sich längsseitig erstreckenden Becherwandabschnxtte ein offenes vorderes Ende besitzt und sich in Richtung auf die erste Bohrung hin erstreckt«
4. Patronenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der andere der sich längsseitig erstreckenden Wandabschnitte/ der den mitleren Verschluß aufweist, mit dem seitlich äußeren, sich lkängsseitig erstreckenden Becherwandabschnitt über die ringförmige Biegung am hinteren Ende verbunden ist.
5. Patronenanordnung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et' , daß der seitlich äußere sich längsseitig erstreckende Becherwandabschnitt eingedrückt im Reibungseingriff im Sinne einer ringförmigen Abdichtung bezüglich der die zweite Bohrung bildenden ringförmigen Wand vorliegt.
6. Patronenanordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i chnet , daß sich der seitlich äußere, längsseitig erstreckende Wandabschnitt nach vorne hin über das vordere Ende der zweiten Bohrung hin erstreckt.
7. Patronenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Geschoß in der ersten Bohrung angeordnet ist und eng benachbart zu dem offenerf vorderen Ende des äußeren, sich längsseitigen erstreckenden Wandabschnittes vorliegt.
8. Patronenanordnung nacn Anspruch 7, dadurch ge k e η η zeichnet , daß das Geschoß in Berührung mit dem offenen vorderen Ende des äußeren, sich längsseitig erstreckenden Wandabschnittes vorliegt. - .

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9. Patronenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der seitlich äußere sich längsseitig erstreckende Becherwandabschnitt in einer ringförmigen, abdichtenden Berührung mit der ringförmigen Wand vorliegt, die die zweite Bohrung bildet.
10. Patronenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

a) der Becher eine äußere Wand mit einem offenen vorderen Ende und einem geschlossenen Basisende besitzt, in dem geschlossenen Basisende eine Ausbuchtung ausgebildet ist, die sich in Richtung auf das vordere Ende erstreckt,

b) das offene vordere Ende gegenüberliegend zu der ersten Bohrung der Patronenhülse vorliegt,

c) eine Anordnung vorliegt, die die nach vorne gerichtete Bewegung der äußeren Becherwand hintenanhält und gleichzeitig eine nach vorne gerichtete Bewegung des eine Ausbuchtung aufweisenden Basisteile bei Zünden und Abbrennen des Treibmittels ermöglicht.
11. Patronenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß der Becher aus der Bohrung heraus beweglich als eine Funktion der längsseitigen Verbreiterung derselben.

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