DE2624524C2 - Flügelstabilisiertes Unterkalibergeschoß - Google Patents

Description

a) Um das Heckende (2) des Geschosses ist eine zylindrische Hülse (4) konzentrisch mit Abstand von dem Mantel des Geschosses (3) angeordnet;

b) die Hülse (4) ist von den Leitwerksflächen (5) gehalten, die von ihrer Mitte größter Dicke nach vorn und hinten als Schneiden auslaufende Speichen ausgebildet sind, so daß die Zwischenräume benachbarter Speichen konvergent-divergent in Form eines geschlossenen Kanals einen Überschalldiffusor bilden;

c) der Abstand benachbarter Leitwerksflächen (5) voneinander, ihre Höhe und Länge und ihr Schneidenwinkei sind so bemessen und auf eine vorbestimmte Anfangs- und Fluggeschwindigkeit des Geschosses abgestimmt, daß erst nach einer vorbestimmten Zielentfernung die für den Überschalldiffusor kritische Machzahl unterschritten wird.

2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Jaß innerhalb der zylindrischen Hülse (4) um das Heckende (2) des Geschosses eine zweite zylindrisch* Hülse (7), deren zur Geschoßspitze hin gerichtete Vorderkante die °.ntsprechende Vorderkante der ersten Hülse '4) überragt, konzentrisch mit solchem Abstand von dem M -ntel des Geschosses angeordnet ist, daß ein störendes Eindringen turbulenter Grenzschichtströme in den Überschalldiffusor vermieden wird.

3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenen Kanäle als um die zweite zylindrische Hülse (7) herum angeordnete Kreisringkanäle (6') ausgebildet sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flügelstabilisiertes Unterkalibergeschoß nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 17 03 507 ist ein flügeistabilisieries Unterkalibergeschoß für den Kampfeinsatz mit cn m am Heck des Geschosses angeordneten Leitwerk mit axial und radial verlaufenden Leitwerksflächen bekannt.

Aus der DE-OS 24 54 584 ist weiter ein rohrförmiges Geschoß bekannt, dessen zentralaxiale Bohrung als Überschalldiffusor ausgebildet ist und in Flugrichtung gesehen konvergent-divergent ausgestaltet ist. Dieses bekannte Geschoß hat bei hohen Machzahlen einen niedrigen Widerstandsbeiwert und bei niedrigen Machzahlen einen hohen Widerstandsbeiwert. Der Nachteil bei diesem Geschoß liegt darin, daß keine ausreichend hohe Mässenbelastung des Geschößquerschnittes möglich !st, die erforderlich ist, um eine gestreckte Flugbahn und eine Wirkung als Wuchtgeschoß zu erreichen.

Der Erfindung «liegt die Aufgabe zugrunde, ein Geschoß der zuerst genannten Art als reichweitenbegrenztes Geschoß auszubilden, um dessen Einsatz äiuf räumlich begrenzten Übungsplätzen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch I angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Vorteile der Ausbildung des Geschosses als flügeistabilisiertes Pfeilgeschoß, dessen Leitwerk als Überschalldiffusor ausgebildet ist, liegen darin, daß die bekannten Vorteile der flügelstabilisierten Pfeilgeschosse erreicht werden können und dennoch eine Erprobung auf begrenzt ausgedehnten Schießbahnen durchgeführt werden kann. Die zur Bekämpfung gepanzerter Ziele entwickelten Pfeilgeschosse haben eine sehr hohe Anfangsgeschwindigkeit, eine hohe Fluggeschwindigkeit, eine hohe Massenbelastung des Geschoßquer-

:5 schnittes und einen möglichst niedrigen Luftwiderstandsbeiwert Dadurch wird die Erprobung und der Übungsbetrieb auf räumlich begrenzten Übungsplätzen außerordentlich erschwert, da derartige Geschosse eine sehr große Reichweite haben. Auch bei geringer Rohrerhöhung und sehr flacher Flugbahn könnten Abpraller unerwünscht große Entfernungen erreichen und den begrenzten Raum des Übungsplatzes verlassen. Dies gilt auch wenn beim Schießen das Ziel verfehlt wird. Die Widerstandserhöhung des Geschosses ist größer als bei dem bekannten Rohrgeschoß, da das Verhältnis des Leitwerkquerschnittes zum Querschnitt des Geschosses größer ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Pfeilgeschosses mit geschnitten dargestelltem Leitwerk;

F i g. 2 eine Vorderansicht des Geschosses;
F i g. 3 eine schematische Darstellung der Strömungsverhältnisse im als Überschalldiffusor ausgebildeten Leitwerk;

F i g. 4 eine schematische Darstellung der Strömungsverhältnisse nach Unterschreiten der Umschlagmachzahl;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Wider-Standsbeiwertes des Geschosses .r Abhängigkeit von der Machzahl:

Fig.6 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform des Geschosses.
Das stabilisierende Leitwerk 1 ist am Heck 2 des langen schlanken Unterkalibergeschosses 3 angeordnet. Der Leitwerksdurchmesser, der etwa dem vollen Kaliberdurchmesser des Abschlußrohres entspricht, ist größer als der Durchmesser des langen schlanken Unterkalibergeschosses 3. Das Leitwerk umfaßt axial und radial verlaufende Leitwerksflächen. Am Heckende 2 des Geschosses ist eine zylindrische Hülse 4 konzentrisch mit Abstand von dem Mantel des Geschosses 3 angeordnet. Diese Hülse 4 ist von den Leitwerksflächen 5 gehalten, die von ihrer Mitte größter Dicke nach vorn und hinten als Schneiden auslaufende Speichen ausgebildet sind, so daß die Zwischenräume benachbarter Speichen konvergent-divergent in Form eines geschlossenen Kanals einen Überschalldiffusor bilden. Der Abstand benachbarter Leitwerksflächen 5 voneinander, ihre Höhe und Länge und ihr Schneidenwinkel sind so bemessen und auf eine Yorbestimmt.e Anfangs- und Fluggeschwindigkeit des Geschosses abgestimmt, daß erst nach einer Vorbestimmten Zielentfernung die für den Überschalldiffusor kritische Machzahl unterschritten wird.

In den geschlossenen Kanälen 6 zwischen der Hülse 4 Und den beiderseitig schneidenartig zugeschärften Leitwerksflächen 5 wird die Strömung wie in einem

Überschalldiffusor geführt Überschallströrnungen in Überschalldiffusoren sind nur dann stabil, wenn die Anströmmaclizahl für ein bestimmtes Querschnittsverhältnis von engstem Querschnitt zum Auffangquerschnitt einen genügend großen Wert hat Bei entsprechend hoher Machzahl wird daher die auf das als Überschalldiffusor ausgebildete Leitwerk 1 anströmende Luftmenge geschluckt.

In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch den Kanal 6 zwischen den Leitwerksflächen 5 bei aufgebauter Überschallströmung dargestellt Wie man erkennen kann, baut sich bei hoher Anströmmachzahl und geschluckter Strömung zwischen den schneidenartig zugeschärften Leitwerksflächen 5 in der Überschallströmung ein System von Vsrdichtungsstößen 8 auf. Im Diffusorteil 9 des Kanals 6 findet eine verlustarme Verdichtung, in der düsenanigen Erweiterung 10 eine widerstandsmindernde Entspannung statt

Der Luftwiderstand des mit Überschallgeschwindigkeit durchströmten Leitwerks 1 bleibt gering.

Das Querschnittsverhältnis: engster Querschnitt 11 zu Auffangsquerschnitt und der Schneidenwinkel β bestimmen die Anströmmachzahl, bis zu der hinunter der Widerstandsbeiwert des Leitwerks 1 gering bleibt.

Wird das Geschoß langsamer, wird die durch das Querschnittsverhältnis: engster Querschnitt 11 zu Auffangquerschnitt und durch den Schneidenwinkel β festgelegte kritische Strömungsmachzahl einer Umschlaggeschwindigkeit unterschritten, so ändert sich das Strömungsbild schlagartig.

Wie man in F i g. 4 erkennen kann, stellt sich dann ein gerader Verdichtungsstoß 12 vor das mit schneidenartigen Flächen 5 versehene Ringleitwerk 1. Die auf den Kanal 6 zwischen den schneidenartig zugeschärften Leitwerksflächen 5 anströmende Luft wird von dem Querschnitt 11 der engsten Stelle nicht mehr geschluckt.

Da die anströmende Luft nicht mehr mit Überschallgeschwindigkeit durch das Ringleitwerk 1 hindurchtreten kann, findet eine Umströmung 13 des Ringleitwerks 1 statt.

Der dimensionslose Widerstandsbeiwert Cw des Ringleitwerks 1 steigt unstetig, schlagartig an (Fig. 5).

Nicht nur der auf den Geschoßkörper 3 mit vergleichsweise geringem Querschnitt wirkende Widerstand erhöht sich, sondern die Widerstandsbeiwerterhöhung wird um ein Vielfaches wirksamer, da sie auf die große Querschnittsfläche des Ringle'twerks 1 einwirkt.

Im Bereich der Geschoßgeschwindigkeiten oberhalb des Umschlagpunktes beginnt die störend gebremste Körpergrenzschicht vom Geschoßkörper 3 in die Kanäle 6 zwischen den Leitwerksflächen 5 einzudringen, wodurch möglicherweise dort der engste Querschnitt 11 in unerwünschter Weise frühzeitig blockiert wird. Um den Umschlagspunkt präziser festzulegen, wird in einem weiteren Auisführungsbeispie! der Erfindung innerhalb der zylindrischen Hülse 4 um das Heckende des Geschosses 2 eine zweite zylindrische Hülse 7 vorgesehen, deren zur Geschoßspitze hin gerichtete Vorderkante die entsprechende Vorderkante der ersten Hülse 4 überragt Diese zweite zylindrische Hülse 7 wirkt als Grenzschichtabweiser, der ein störendes Eindringen turbulenter Grenzschichtströme in den Überschalldiffusor verhindert (Fig. 4).

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung (Fig.6) sind die die Überschalldiffusoren bildenden geschlossenen Kanäle als um die zweite zylindrische Hülse 7 herum angeordnete Kreisringkanäle 6' ausgebildet

Entscheidend für die Wirkung der verschiedenen Ausführungsformen des Leitwerks ist, daß die Eintrittskanten und Austrittskanten dieser Kanäle 6, 6' schneidenartig zugeschärft sind, -,j daß sich der Querschnitt der Kanäle 6,6' zunächst ve, engt und dann wieder erweitert, derart, daß oberhalb einer durch das Verhältnis des Auffangsquerschnitts zum engsten Querschnitt und durch den Schneidenwinkel β festgelegten "mschlagmachzahl der Widerstandsbeiwert Cw gering bleibt während er unterhalb dieser Umschlagsmachzahl sprungartig auf einen hohen Wert, wie in F i g. 5 gezeigt, ansteigt.

Hierdurch wird erreicht daß das Geschoß zunächst mit hoher Fluggeschwindigkeit und sehr flacher Flugbahn bis zum Zielpunkt fliegt, wobei sich während dieses Fluges die Fluggeschwindigkeit entsprechend dem Widerstandsbeiwert verringert und daß bei Überschreiten der vorgesehenen Flugbahn, z. B. weil das Ziel verfehlt wurde, durch das Absinken der Fluggeschwindigkeit des Geschosses eine plötzliche, sehr starke Erhöhung des Luftwiderstandes des Geschosses eintritt, so daß dieses sehr stark abgebremst wird und in stark gekrümmter Flugbahn zu Boden fällt. Mit anderen Worten, man kann durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Geschosses erreichen, daß dieses auf allen vorkommenden Zielentfernungen eine sehr hohe Auftreffgeschwindigkeit hat und deshalb als Wuchtgeschoß hochwirksam ist, daß es aber dennoch bei Überschreitung der üblichen Zielentfernungen so schnell an Geschwindigkeit verliert, daß es bald danach zu Boden fallt. Es ist hierdurch auch auf räumlich begrenzten Übungsplätzen einsetzbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   U Flügelstabilisiertes Unterkalibergeschoß mit einem am Heck des Geschosses angeordneten Leitwerk mit axial und radial verlaufenden Leitwerksflächen, gekennzeichnet durch die Merkmale des Leitwerks (1):