DE2742506A1

DE2742506A1 - Artilleriegeschoss

Info

Publication number: DE2742506A1
Application number: DE19772742506
Authority: DE
Inventors: Arnold Ingemar Magnusson
Original assignee: GUNNERS NILS ERIK
Current assignee: GUNNERS NILS ERIK
Priority date: 1976-09-22
Filing date: 1977-09-21
Publication date: 1978-03-23
Also published as: IT1084533B; SE7610482L; SE427306B; BE858917A; NL7710331A; FR2365777A1

Description

F AT E ,s, Tm N JVÄ..TE

27A2506

A. GRUNECKER

OH. IfVi

H. KINKELDEY

OR ING

W. STOCKMAIR

DR tlMG AoE (CAlT^CH

K. SCHUMANN

OR RER ΝΑΓ D»PL PWVS

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

OR RER MAT OFV-OtM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 11 117

21. Sept. 1977

Arnold Ingemar MAGNUSSON
Bergfinksvägen 2, S-140 32 GRÖDINGE

Nils-Erik GUMERS

Furudalsvägen 10, S-137 OO VÄSTERHANINGE

Lars AX

Forsvägen 5, S-146 OO TULLINGE

Kaj LUNDAHL

David Bagares gata 264, S-111 38 STOCKHOLM

Artilleriegeschoß

Die Erfindung bezieht sich auf ein Artilleriegeschoß

Es gibt im wesentlichen drei bekannte Verfahren zum
Verlängern der Reichweite eines Geschosses.

Ein erstes Verfahren besteht in einer Erhöhung der Mündungsgeschwindigkeit. Da jedoch eine bestimmte Mündungsenergie bzw. ein bestimmter Gasdruck nicht überschritten

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werden darf, ist eine erhöhte Mündungsgeschwindigkeit nur durch eine Gev/ichtsverringerung des Geschosses erzielbar. Für eine nennenswerte Verlängerung der Reichweite ist es außerdem erforderlich, die Querschnittsfläche des Geschosses durch Unterkalibrierung zu verkleinern. Das Geschoß hat dabei einen kleineren Durchmesser als das Geschützrohr und muß deshalb mit Treib- und Fuhrungseinrichtungen versehen werden. Diese fallen beim Austritt des Geschosses aus der Mündung ab, woraus sich eine beträchtliche Gefährdung eigener Truppen ergeben kann. Außerdem verringert sich durch die Uhterkalibrierung das Gewicht der Sprengladung des Geschosses, was einen weiteren Nachteil dieses Verfahrens darstellt.

In einem anderen Verfahren hat ein Geschoß einen Zusatzantrieb, d.h. einen Raketenmotor, welcher die Geschwindigkeit des Geschosses auf seiner Flugbahn erhöht. Dieses Verfahren stellt die einzige Möglichkeit dar, die Reichweise von drallstabilisierten Geschossen um 50% oder mehr zu verlängern. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist die Kostenerhöhung für ein solches Geschoß durch den Raketenmotor.

Die Reichweite läßt sich ferner durch ballistische Verfahren verlängern, d.h. durch die Verringerung des Luftwiderstands entlang der Flugbahn. Eine solche Verringerung des Luftwiderstands ist durch die bereits erörterte Unterkalibrierung, durch aerodynamisch günstige Formgebung und/oder durch Bodensogreduktion erzielbar. Der Luftwiderstand läßt sich in drei Komponenten zerlegen, nämlich einmal in den von der Form der Geschoßspitze bestimmten Wellenwiderstand, den durch den Unterdruck am hinteren Ende des Geschosses hervorgerufenen Bodensog und den von der Oberflächenbeschaffenheit des Geschosses abhängigen Reibungswiderstand, welcher jedoch nur einen kleinen Teil des Gesamtwiderstands ausmacht.

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Ein im Hinblick auf den geringstmöglichen Luftwiderstand optimales Geschoß hätte ein langes, spitz zulaufendes Vorderteil, ein langes, sich verjüngendes hinteres Teil und vorzugsweise überhaupt kein zylindrisches Teil. Ein solches Geschoß müßte jedoch mittels besonderer Führungseinrichtungen im Geschützrohr geführt werden. Falls diese dann beim Verlassen der Mündung abfallen, erhöht sich dadurch wiederum die Gefährdung der eigenen Truppe, und verbleiben sie am Geschoß, so erhöht sich der Luftwiderstand und die Reichweite verringert sich dementsprechend. Außerdem beeinträchtigt ein langes, sich verjüngendes hinteres Teil die Stabilität des Geschosses und führt außerdem zu einer Verringerung des verfügbaren Volumens bei Anwendung der pyrotechnischen Bodensogreduktion. Dies hat wiederum eine erhebliche Verringerung der Wirkung der Bodensogreduktion zur Folge, da dann bei bestimmten Kalibern eine ausreichende Brenndauer nicht erzielbar ist.

Die Wirkung einer Sprenggranate erhöht sich normalerweise mit dem Gewicht des Gefechtskopfs, dabei jedoch nicht unbedingt mit dem Gewicht der Sprengladung. Um eine möglichst große Flächenwirkuag im Ziel zu Erreichen, soll sich das Geschoß bei der Detonation in eine möglichst große Anzahl möglichst kleiner Splitter zerlegen, welche mit hoher Geschwindigkeit und in einem möglichst großen Streuwinkel auseinanderstreben. Der Streuwinkel hängt dabei in der Hauptsache von der Form des Innenraums der Granate ab, wobei das Optimum bei einem nahezu kugelförmigen Innenraum läge.

Das Gewicht des Gefechtskopfs ist durch das zulässige Gesamtgewicht des Geschosses begrenzt, welches bei einer 155 mm Kanone, etwa der FH 70, bei ca. 43 kg liegt. Ein aerodynamisch günstig geformtes Geschoß mit einer langen Spitze, einem langen hinteren Teil und einem

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zylindrischen Teil, welches zwischen den Zentriervmlsten eine Länge von wenigstens einem Kaliber hat, hätte jedoch aufgrund seiner Länge ein sehr großes Volumen. Wegen der Begrenzung des Gewichts muß der Geschoßmantel daher ziemlich dünn sein. Wegen der sehr hohen Belastungen in der Beschleunigungsphase muß deshalb ein hochwertiger Stahl von sehr hoher Festigkeit verwendet werden. Daraus ergibt sich nicht nur ein erhöhter Herstellungspreis für ein solches Geschoß, sondern auch eine veränderte Splitterwirkung, d.h. eine Verringerung der Anzahl von Splittern im gewünschten Größenbereich.

Die Wirkung im Ziel ist ferner abhängig von der Beziehung zwischen den Gewichten der Sprengladung und des Geschoßmantels. Innerhalb der gegebenen Gewichtsgrenzen vergrößert sich die Wirkungsfläche im Ziel gewöhnlich mit zunehmender Stärke des Geschoßmantels. Ein kleineres Längsn/Durchmesserverhältnis erbringt somit nicht nur eine leichtere Handhabung und erhöhte Stabilität des Geschosses, sondern auch eine verstärkte Wirkung im Ziel. Andererseits erhöht sich jedoch der Luftwiderstand, wodurch die Reichweite abnimmt.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines von den vorstehend erörterten Mangeln freien Geschosses, welches eine äußerst große Reichweite sowie eine größere Wirkung im Ziel aufiveist als alle bisher bekannten Geschosse. Die Schaffung eines solchen Geschosses ist das Ergebnis ausgedehnter Untersuchungen mit einem auf vier verschiedenen Coden basierenden Recimerprogramm, in welchem sämtliche vorstehend genannten Parameter gleichzeitig berücksichtigt sind.

Das erfindungsgemäße Geschoß ist für Bodensogreduktion ausgelegt und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierwulste am äußersten hinteren Endstück

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des Geschosses angeordnet sind, so daß die Geschoßspitze die größtmögliche Länge und damit den geringstmöglichen Wellenwiderstand aufweist.

Ausführungsbeispiele eines im folgenden als ALLI¹IAK bezeichneten erfindungsgemäßen Geschosses sind im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilv/eise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines ALLMAK-Geschosses,

Fig. 2 eine teilv/eise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Geschosses in einer gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 3 eine teilv/eise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines im Versuchsschießen verwendeten 105 mm ALLMAK-Geschosses und

Fig. 4 bis 6 grafische Darstellungen der Wirkungsweise des ALLMAK-Geschosses.

Ein in Fig. 1 und 2 dargestelltes ALLIlAK-Geschoß hat in herkömmlicher Weise einen Geschoßmantel 1 mit einer Sprengladung 2 und einem Zünder 3· Ein becherförmiges Gehäuse 4- für einen Brennsatz für die Bodensogreduktion ist mittels eines Schraubgewindes am Geschoßmantel 1 befestigt. Das Gehäuse 4- enthält einen pyrotechnisehen Brennsatz 5 und einen Zünder 6. Zum Abstützen des Bronnsatzes 5 in der BeschLeunigungsphase und zum Verhindern der Rißbildung darin durch die in der Beschleunigungsphase auftretenden Belastungen kann der Brennsatz durch ein zentrales Stützrohr 7 abgestützt sein. Das Schraubgewinde 8 ist durch einen Haltering verstärkt. Das Führungsband 10 ist im Bereich des Schraubgewindes 8 angeordnet, so daß dieses durch die

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während des Vorschubs durch das Geschützrohr auf das Führungsband einwirkenden, äußerst hohen radialen Eorapressionskräfte zusätzlich abgestützt wird.

Ein wesentliches Merkmal des dargestellten, auf die Verringerung des Luftwiderstands ausgelegten Geschosses besteht darin, daß dessen für seine Führung im Geschützrohr notwendiges zylindrisches Teil nahezu, am äußersten hinteren Endstück angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, die Geschoßspitze so weit zu verlängern, daß sie sich bis nahe an das Führungsband heran erstreckt, woraus sich ein geringstaöglicher Wellenwiderstand ergibt. Aufgrund der Form des dargestellten Geschosses ergibt sich außerdem ein größtmöglicher Durchmesser für den der Bodensogreduktion dienenden Brennsats, wodurch am Geschoßboden ein großer Massenstrom und eine ausreichend lange Brenndauer gewährleistet sind. Der große Durchmesser des Brennsatzes ermöglicht außerdem eine konische Gestaltung des hinteren Teils 11 der Sprengladung, wodurch sich die Streuwirkung der Splitter und damit die Flächenwirkung im Ziel verbessert.

Die zur Führung des Geschosses im Geschützrohr notwendigen Zentrierwulste sind in der dargestellten Ausführungsform am vorderen und hinteren Ende des zylindrischen Teils des Geschosses angeordnet. Der vordere Zentrierwulst 12 ist somit vor dem Führungsband 10 am voilkalibrigen Teil des Geschoßraantels angeordnet, während der hintere Zentrierwulst 13 als Teil des Gehäuses 4- für den Brennsatz 5 ausgebildet ist. Die Führungslänge, d.h. der Abstand zwischen dem vorderen und dem hinteren Zentrierwulst, soll wenigstens ein Kaliber betragen.

Das Führungsband ist vorzugsweise an der Stelle angeordnet, an welcher das Geschoß die größte Zugfestigkeit aufweist. Dadurch kommt jedoch der hintere Zentrier-

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wulst in der Abschußstellung des Geschosses in der Geschoßkammer des Geschützes zu liegen, so daß er das Geschoß erst dann führen kann, nachdem es sich um einige Zentimeter vorwärtsbewegt hat. Um in dieser Phase eine Führung des Geschosses zu gewährleisten, ist dieses vorzugsweise mit einer Kammerführung 15 versehen, welche beispielsweise aus Kunststoff sein kann und beim Eintritt des hinteren Zentrierwulstes in das gezogene Geschützrohr mühelos abgeschert wird. In dieser anfänglichen Phase liegen die Werte des Drucks, des Dralls und der Geschoßgeschwindigkeit noch ziemlich niedrig, so daß die Kammerführung nur geringen Belastungen ausgesetzt ist.

Insbesondere box patronierter Munition kann anstelle der Kammerführung 15 ein entsprechendes Stützteil am vorderen Teil der Kartusche angebracht sein, wodurch dann das Geschoß geführb ist, bis der hintere Zentrierwulst 13 in das gesogene Rohr eintritt.

Das beschriebene Geschoß hat im wesentlichen die folgende Wirkungsweise: Während des Druckanstiegs hinter dem Geschoß strömen die Verbrennungsgase durch die zu diesen' Zweck mit einer Anzahl von Schlitzen versehene Karamerführung 15 hindurch oder an ihr vorüber, so daß die Außenfläche des Gehäuses 4- für den Bodenbrennsatz bis zum Führungsband 10 dem hohen Druck ausgesetzt ist. Da die Verbrennungsgase auch durch die Düse 18 in das Gehäuse 4- einströmen, findet ein nahezu vollständiger Druckausgleich statt, so daß tia3 Gehäuse ¹I- Ice inen übermäßig hohen Belastungen ausgesetzt ist. Die einströmenden Verbrennungsgase entzünden sowohl den Zünder als auch den Brennsatz 5- Bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks beginnt das Geschoß sich vorwärts zu bewegen, so daß das Führungsband 10 in das gezogene Rohr gepreßt v/ird. V/ährend dieser Phase stützt sich die Kammer-

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führung 15 an der Kammerwandung ab und übernimmt so die Rolle des hinteren Zentrierwulsts. Da die Karsmerführung lediglich mittels kleiner Schrauben am Gehäuse 4- befestigt oder an diesem angeklebt ist, bleibt es im konischen Teil der Geschoßkammer stecken und bewegt sich nicht bis an den Anfang des gezogenen Teils des Geschützrohrs. Bis dahin hat sich das Geschoß so weit in das gezogene Rohr hineinbewegt, daß nun auch der hintere Zentrierwulst 13 in dieses eingetreten ist. Anschließend wird das Geschoß dann in herkömmlicher Weise von den beiden Zentriervmlsten 12, 13 und dem Führungsband 10 im Rohr geführt.

Die Kammerführung 15 kann aufgrund seines größeren Durchmessers nur in zerlegtem Zustand durch das gezogene Rohr hindurch ausgestoßen werden. Da die anfallenden KonststoffStückchen ein geringes Gewicht bei hohem Luftwiderstand haben und mit relativ niedriger Geschv/indigkeit ausgestoßen werden, fallen sie in einer Entfernung von weniger als 100 m von der Mündung zu Boden. Bei Auswahl eines geeigneten Materials und einer geeigneten Form der Kammerführung ist es auch möglich, die Teile derselben unter Einwirkung der Verbrennungsgase in. der Geschoßkammer zu verbrennen.

Während der Beschleunigung im Geschützrohr wird der Brennsatz 5 unter entsprechender Formveränderung rückwärts gepreßt, bis er vollständig von der Urafangswand und dem Boden des Gehäuses 4- sowie vom Stützrohr 7 abgestützt v/irl. Der Brennsatz ist dabei einea hydrostatischen Druck unterworfen, die für diesen Zweck verwendeten Brennstoffe sind jedoch einer solchen Belastung gegenüber nahezu unbegrenzt Widerstandsfähig.

Hat das Geschoß dann die Mündung des Geschützrohrs verlassen, so hört die axiale Beschleunigung auf. Aufgrund

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seiner plastischen Eigenschaft verformt sich der Brennsatz nun nicht nur bis zu seiner ursprünglichen Länge, sondern darüber hinaus bis in Anlage an die vordere Wandung. Auch in diesem Falle ist die auftretende Belastung eine hydrostatische.

Das Verhalten eines Geschosses der beschriebenen Art wurde in Versuchsschießen mit den in Fig. 3 dargestellten Geschoß des Kalibers 105 ^Qtn bei Mündungsgeschwindigkeiten von mehr als 900 m/sec untersucht. Die Stabilität des Geschosses wurde durch Hochgeschwindigkeitslaufbildaufnohraen ermittelt, sowie mitteln in der Flugbahn aufgestellter und voa Geschoß durchschlagener Papierschirrae.

Der Luftwiderstand mit und ohne Bodensogreduktion be.i Geschwindigkeiten von Mach 1 wurde mittels Radar bestimmt. Der Widerstandsbeiwert in Funktion der Geschoßgeschwindigkeit ist in Fig. 4 dargesbel.lt. Die Flugbahnen wurden zunächst theoretisch berechnet und die Ergebnisse anhand der Aufschlagstellen bein Versuchsschießen überprüft, wobei der Vergleich vorteilhaft ausfiel. Für die Bodensogreduktion wurden lediglich 0,32 kg Brennstoff verbraucht. Die berechneten und gemessenen Reichweiten von in den Versuchen verwendeten 105 ran ALLMAK-Geschössen mit einem Gesamtgewicht von 13,5 kg, einem Brennsatz für die Bodensogreduktion in Gewicht von 0,32 kg und den in Fig. 4 angegebenen W derstandsbeiwerten bei verschiedenen Mündungsgeschwindigkeiten und einer Erhöhung von 40 sind im folgenden angegeben:

Schuß	1	Mittlere Mündungs- geschw. m/s	Reichweite berechnet gemessen	m	22500	m	Bemerkungen
2	941,6	21840	m	19590	m	)0hne Boden-
5	857,6	19680	m	23620	ta	ssogreduktion
848,6	23570	Mit Boden sogreduktion

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Bei einer V van 848,6 m/sec wurde als Reichweite ohne Bodensogreduktion 19445 m berechnet- Die Verlängerung der Reichweite mit Bodensogreduktion beträgt somit (23600 _ _{Λ) s} ₂₁ w

Die in Fig. 5 dargestellten maximalen Reichweiten für ein 155 turn Geschoß mit einem Gewicht von 43 kg und einem Gewicht des Brennstoffs für die Bodensogreduktion von 1,5 kg basieren somit auf ausgedehnten Untersuchungen und Berechnungen. Diese Grafik zeigt, daß ein derartiges Geschoß beim Schuß aus der schwedischen Haubitze P eine Reichweite von nahezu 24 km hat. Diese liegt also um ca. 40% höher als die der gegenwärtig verwendeten Munition ra/54. Wie man aus der Grafik ferner erkennt, ist zur Erzielung einer Reichweite von 30 km eine Mündungsgeschwindigkeit von lediglich 750 m/sec notwendig. Diese vergrößerte Reichweite ist somit beim Schuß aus der Haubitze 77 erreichbar. Beim Schuß aus der Haubitze FH würde die Reichweite ca. 35 km betragen.

Mittels eines besonders ausgearbeiteten Rechnerprogramms war es ferner möglich, die Wirkung der Sprenggranate zu optimieren. Fig. 6 zeigt die berechnete Wirkungsfläche einer 155 mm Sprenggranate der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art bei optimaler Detonationshöhe in Abhängigkeit von der Reichweite. Zum Vergleich sind auch die entsprechenden Werte der Sprenggranate m/54 angegeben. Die dargestellten Kurven beziehen sich auf eine gestreckte Flugbahn bei größter Mündungsgeschwindigkeit. Dabei ergibt sich auf kürzere Entfernungen ein flacherer Aufschlagwinkel mit entsprechend verringerter Wirkung. Umgekehrte Verhältnisse ergeben sich bei steiler Flugbahn, welche jedoch wegen der verlängerten Flugdauer nur selten zur Anwendung kommt. Wie man ferner aus Fig. erkennt, werden die Leistungen zweier verschiedener Geschosse vorzugsweise nicht bei einer bestimmten Reich-

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weite miteinander verglichen, sondern bei einem bestimmten Anteil, beispielsweise 90% der jeweiligen größten Reichweite.

Die Verkürzung der Flugzeit beim ALLIlAK-Geschoß - bei einer Reichweite von 17 km beim Schuß aus der Haubitze FH7O ca. 40 see. im Vergleich zu ca. 70 see für das Geschoß m/54- - erbringt nicht nur taktische Vorteile, sondern auch eine Verringerung der Streuung. Zahlreiche Versuche haben gezeigt, daß Geschosse mit Bodensogreduktion eine gegenüber derjenigen von herkömmlichen Geschossen um ca. 70% verringerte Streuung haben, was u.A. auf eine geringere WindempfinJlichkeit zurückgeht. Obgleich also das erfindungsgemäße Geschoß eine verlängerte Reichweite hat, ist seine Streuung unverändert oder gar verringert.

In der dai'gestellten Ausführungsform ist das Geschoß vorwiegend zur Verwendung gegen ungepanzerte Ziele bestimmt. Bei Verwendung einer Stahlsorte, welche größere Splitter ergibt, ist das Geschoß auch gegen gepanzerte Ziele wie SPW einsetzbar. Das vordere Teil des Geschosses kann aus einem Stahl mit hoher Wirkung gegen Fahrzeuge und dergl. sein und das hintere Teil aus einem zu kleinen Splittern zerlegbaren Material, um eine hohe V/irkung gegen ungepanzerte Ziele zu erreichen. Für eine noch weiter gehende Verbesserung der mit dem Geschoß erzielbaren V/irkung kann der Geschoßmantel in geeigneter Weise vorfragmentiert sein.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

H. KINKELDEY

2742506 W. STOCKMAlR

UK .fu AirtlCALTEO*

K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

DR REH ΜΑΓ DiPL OtM

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MAXtMlLlANSTRASSE

Pa

1J Artilleriegeschoß mit einem Brennsatz für die Bodensogreduktion sowie mit zwei Zentrierwulsten, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Zentrierv/ulst (13) den über den größeren Teil seiner Länge zylindrischen Brennsatz (4, 5) umgibt.
2. Artilleriegeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennsatz (4-, 5) für die Bodensogreduktion wenigstens ein Teil (11) der sich rückwärts verjüngenden Sprengladung (2) umgibt.
3. Artilleriegeschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Zentrierv/ulst (13) den Brennsatz (4, 5) ?~n. einer so weit rückwärts versetzten Stelle umgibt, daß er in der Geschoßkammer eines Geschützes zu liegen kommt.
4. Artilleriegeschoß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß oder die Kartusche durch eine Kammerführung (15) an der Wandung der Geschoßkamraer abgestützt ist, bis sich der hintere

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TELEFON (Ο89) 999863 TELEX Οβ-3β3βΟ TELEOPIAMME MONAPAT TELEKOPlEREf)

Zentrierwulst (13) in das gezogene Teil des Geschützrohrs bewegt hat.
5. Artilleriegeschoß nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerführung (15) das hintere Endstück des Geschosses umgibt.
6. Artilleriegeschoß nach Anspruch 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerführung (15) eine Anzahl von Schlitzen für den Durchtritt der Verbrennungsgase aufweist.
7. Artilleriegeschoß nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerführung (15) aus Kunststoff ist.
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