DE3021914C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterkalibergeschoß mit axialgeteiltem Treibring, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er durch die CH-PS 5 12 719 bekannt ist.

Ein Maß für die Qualität einer Treibringkonstruktion ist bei gege­ benem Rohr- und Geschoßkaliber das Verhältnis von der Masse des Treibrings zu jener des Geschoßkörpers. Da der Treibring an der Wirkung im Ziel nicht beteiligt ist, muß dieses Verhältnis mög­ lichst klein sein.

Um dieses Verhältnis möglichst gering zu halten, wurden bei bekann­ ten Treibringkonstruktionen (US 31 11 902 und US 37 38 279) nur noch die Funktionen der Führung und der Kraftübertragung auf den Geschoßkörper von einem Metallbauteil übernommen, während die Funk­ tion der Abdichtung von einem Kunststoffbauteil übernommen wird, das gegebenenfalls auch die Funktion der Kraftübertragung fördert.

Eine noch weitere Gewichtsersparnis liefert das durch die eingangs genannte, gattungsbildenden Druckschrift bekannte Unterkaliberge­ schoß, bei dem ein Metallring mit dem Geschoßkörper zur Kraftüber­ tragung in formschlüssigem Eingriff steht. Dieser Metallring ist jedoch nicht, wie bei den voranstehend beschriebenen Druckschrif­ ten, kalibergroß, sondern hat einen wesentlich kleineren Durchmes­ ser und ist in den aus zwei Hälften bestehenden Treibspiegel einge­ bettet, der gemäß einer Alternativausbildung nicht aus Aluminium, sondern aus Kunststoff bestehen soll. Dieser Metallring ist aus Gründen der noch weiteren Gewichtsersparnis als Kegel ausgebildet, dessen größter Durchmesser heckseitig weist.

Der Querschnitt des Geschoßkörpers ist durch die Ausbildung für den Formschluß mit dem Metallkegel allerdings in unerwünschter Weise verteuert und geschwächt. Außerdem ist das bekannte Unterkaliberge­ schoß, das in erster Linie für den Verschuß aus gezogenen Rohren eingerichtet ist, nicht dazu bestimmt, die in einem ausgeschossenen Rohr auftretende Kalibervergrößerung auszugleichen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, das durch die gattungsbildende Druckschrift bekannte Unterkalibergeschoß dahingehend weiterzubilden, daß es bei einfa­ cher, leichter und billiger Bauweise zur Übertragung hoher Kräfte auch gegenüber ausgeschossenen Rohren bei guter Abdichtung geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist der Metallkegel im Gegensatz zum gattungsbildenden Stand der Technik so angeordnet, daß er sich in Schußrichtung ver­ größert, und greift beim Abschuß kraftschlüssig in den Geschoßkör­ per ein.

Der Grundgedanke der Lösung liegt darin, daß der axiale Kraftfluß im Treibring über Kunst­ stoff bzw. ggf. ein nichtmetallisches Material und Metall erfolgt. Dabei wird der größte Teil der Axialkräfte vom Kunststoff übernommen. Hauptmerkmal dieses Treibrings ist die Kombination von einem zylinderförmigen Mantel aus Kunst­ stoff mit innenliegendem Metallkegel. Weil der größte Durch­ messer des Metallkegels kleiner ist als das Rohrkaliber, muß ein Teil der axial auftretenden Kräfte vom Kunststoff aufge­ nommen werden. Wie eingangs beschrieben, ist in bestimmten Fällen die ausschließliche Verwendung von Kunststoff zur Kraft­ übertragung nicht möglich, weil die notwendige Scherlänge die Geschoßlänge übertreffen würde. Nur der entlastende Ein­ satz von Metall begrenzt die Baulänge des Kunststoffteils auf ein sinnvolles Maß.

Ein hohes Maß an Funktionssicherheit wird dadurch erreicht, daß die am Treibringheck angreifenden, axial wirkenden Gas­ kräfte durch die Keilwirkung des innenliegenden Metallkegels in radiale und axiale Kräfte aufgeteilt werden. Es entstehen Druckspannungen, die dafür sorgen, daß der Treibring sowohl gegen den Geschoßkörper als auch die Rohrinnenwand gepreßt wird und hierbei alle Trennfugen abgedichtet werden. Die exakte Führung im Rohr und die Verhinderung von Gasschlupf sind da­ mit gewährleistet. Aufgrund des im Treibring liegenden Metall­ kegels, auf dem sich der Kunststoff abstützt, ist es mÖglich, daß sich der Treibring größeren Durchmesseränderungen des Waffenrohres beim Rohrdurchgang anpassen kann, ohne daß des­ halb die sichere Verbindung mit dem Geschoßkörper abge­ schwächt wird. Die Dichtung gegen Treibgase wird dadurch er­ reicht, daß sich der Kunststoff aufgrund der in ihm herrschen­ den Druckspannungen elastisch verhält, wobei die Trennfugen auch unter diesen Bedingungen stets gasdicht aufeinander ge­ preßt werden.

Die Trennfugen der einzelnen Metallkegelsegmente sind derart bemessen, daß die Innenfläche der zentrischen Bohrung im Kegel auf der Geschoßoberfläche aufliegt. Die durch die Keilwirkung des Metallkegels er­ zeugten radialen Druckspannungen pressen die Metallkegel­ segmente so auf den Geschoßkörper daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Treibring und Geschoss hergestellt wird.

Soweit die kraftschlüssige Verbindung sich erst während des Beschleunigungsvorganges einstellt, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der auf den Geschoßkörper aufgesetzte Treibring mit einem Vorspannring umgeben, der für eine radiale Vorspannung sorgt. Dieser Vorspannring ist be­ vorzugt aus Kunststoff und wird vorzugsweise auf den Treib­ ring aufgespritzt. Der Vorspannring ist vorteilhafterweise zerstörbar, wobei die Zerstörung bevorzugt beim Einpressen des Treibrings in das Waffenrohr stattfindet; bereits dort wird vorteilhafterweise der Vorspannring derart zerteilt, daß er nach dem Verlassen der Rohrmündung die Ablösung der Treib­ ringteile vom Geschoß nicht behindert.

Der besondere Vorteil der kraftschlüssigen Verbindung von Treibring und Geschoßkörper liegt nicht nur in der aerodynamisch glatten Oberfläche des Geschoßkörpers, sondern insbesondere darin, daß der Geschoßquerschnitt nicht durch die bei form­ schlüssigen Verbindungen notwendigen Nuten oder Gewinderillen geschwächt wird. Dadurch kann auch der Geschoßkörper wesent­ lich höheren Druck- und Zugbelastungen standhalten. Die kraftschlüssige Verbindung hat außerdem den Vorteil, daß auf die Herstellung der fertigungstechnisch aufwendigen, form­ schlüssigen Verbindung verzichtet werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an den Trennfugen der einzelnen Kunststoffsegmente eine formschlüssige, bevor­ zugt zahnartige Oberfläche angeformt, welche die Segmente formschlüssig in­ einander greifen läßt. Dadurch wird die Betriebssicherheit dahingehend erhöht, daß die Gasschlupfsicherheit zusätzlich erhöht und gleichzeitig ein axiales Verschieben der Kunst­ stoffsegmente untereinander verhindert wird.

Der den Metallkegel umgebende, zylindrische Kunststoffmantel kann vorteilhafterweise mindestens teilweise durch einen ent­ sprechend geformten Mantel aus einem energiespendenden Material, z. B. einem Treibpulverpreßing ersetzt werden, der beim Rohr­ durchgang verbrennt und dem Geschoß eine zusätzliche Be­ schleunigung erteilt. Der Abbrand wird beim Abschuß durch das Auftreffen der heißen Treibgase auf das Treibringheck einge­ leitet. Die Länge des Mantels und die Steuerung des Abbrandes werden so aufeinander abgestimmt, daß während des Rohrdurch­ ganges die Kraftübertragung auf den Geschoßkörper, die exakte Führung des Treibrings im Rohr und die Gasschlupfsicherheit gewährleistet sind.

Anstelle eines glattwandigen Metallkegels kann vorteilhafterweise auch ein Stufenkegel verwendet wer­ den, bei welchem die Kegelform aus mehreren, abgestuften, zylindrischen Teilstücken gebildet ist, die durch kegel­ förmige Absätze miteinander verbunden sind; über die Größe des Kegelwinkels kann die Höhe der im Treibring auftretenden Radialspannungen beeinfluß werden und somit die Stärke der Rohrreibung festgelegt werden. Über die Rohrreibung ist es möglich, den Mangel der fast fehlenden Massenverdämmung bei leichter Unterkalibermunition auszugleichen und damit die innenballistischen Verhältnisse zu optimieren.

Vorzugsweise ist an den zylinderförmigen Mantel aus Kunst­ stoff ein Ring als Ansetzring angeformt und derart dimensioniert, daß der zur Reproduzierbarkeit der innenballistischen Anfangs­ bedingungen notwendige Einpreßwiderstand erreicht wird.

Um die erfindungsgemäß bereits stark verringerte Gesamtmasse des Treibrings noch weiter zu verringern, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der hintere Teil des zylinderförmigen Abschnitts aus Kunststoff kegelförmig gestal­ tet. Die zur Führung des Treibrings im Rohr notwendige Länge wird durch mindestens drei, dem kegeligen Teil angeformte Führungsstege sichergestellt.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele noch näher erläutert, die in den beige­ fügten, schematischen Zeichnungen dargestellt sind, in wel­ chen:

Fig. 1a eine schematische Längsschnitt­ ansicht eines erfindungsgemäßen Geschoßes mit erfindungsgemäßem Treibring ist,

Fig. 1b ein Querschnitt durch die Aus­ führungsform der Fig. 1a ist,

Fig. 2 eine angeschnittene, perspektivische Darstellung des Treibringes des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1a und 1b ist,

Fig. 3 die schematische Ansicht eines Längsschnitts eines weiteren, be­ vorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Geschosses und des erfindungsgemäßen Treib­ rings ist, und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines dritten, bevorzugten Aus­ führungsbeispiels eines erfindungs­ gemäßen Treibrings ist.

In Fig. 1a ist ein Unterkalibergeschoß 4 mit Treibring im Längsschnitt gezeigt. Der Treibring ist aus einem Kunst­ stoffmantel 1 und einem Metallkegel 2 zusammengesetzt. Der Metallkegel 2 ist aus einem spitzwinkeligen, sich in Schußrichtung (in Richtung der Spitze des Geschosses 4) er­ weiternden Kegelmantel, eine von dessen Spitze ausgehende, zylindrische, mit der Außenoberfläche des Geschosses 4 über­ einstimmende Bohrung und einer Basisfläche begrenzt. Mit Ausnahme der Bohrung, die kraft­ schlüssig auf dem Körper des Geschosses 4 aufliegt, sind alle Außenflächen des Metallkegels 2 in das Material des Mantels 1 eingelassen.

Der Mantel 1 weist eine zylindrische Außenfläche auf, wel­ che axial beiderseits den Metallkegel 2 überragt und einen Durchmesser aufweist, der wesentlich größer ist als der Basis­ durchmesser des Metallkegels 2.

Aus aerodynamischen Gründen und aus Gründen der Gewichtserspar­ nis ist der Mantel 1 an beiden Stirnenden konisch ausgehöhlt.

Am Außenumfang des Mantels 1 ist etwa in dessen Mitte ein überstehender Umfangsring 6 als Ansetzring angeformt, wel­ cher zur Vorderseite des Treibrings hin abgeschrägt ist. Die Rückseite des Anseztrings ist durch eine Radialfläche be­ grenzt, die in eine daran anschließende, vertieft in die Außenwand des Mantels 1 eingelassene Nut mit Rechteck­ querschnitt übergeht. In diese Nut ist passend ein Vorspannring 9 mit Rechteckquerschnitt eingelassen; der Vorspannring 9 überragt die zylindrische Außenkontur des Mantels 1 und schließt mit seiner Außenfläche bündig mit der Außenfläche des Ansetzringes 6 ab.

Der Schnitt B-B durch die Ausführungsform der Fig. 1a ist in Fig. 1b dargestellt. Wie aus dem Schnitt ersichtlich ist, ist der Mantel 1 und der Metallkegel 2 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils vierfach axial geteilt; der Metallkegel ist somit aus vier Segmenten 15, 16, 17, 18 zusammengesetzt, während der Mantel aus vier Segmenten 11, 12, 13, 14 zusammengesetzt ist. Die Teilungsfugen von Metallkegel und Mantel sind jeweils um 45° zueinander versetzt, um u. a. den Gasschlupf zu erschweren.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die Teilungsfugen des Kunststoffmantels 1 jeweils eine angeformte, zahnartige Oberfläche 3 auf, welche in die angrenzende, komplementär geformte Oberfläche des benachbarten Kunststoffsegments form­ schlüssig eingreift, um die Gasschlupfsicherheit zu erhöhen und gleichzeitig ein axiales Verschieben der Kunststoffseg­ mente untereinander zu verhindern.

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, wie der Metallkegel 2 zur Gänze in den Kunststoffmantel 1 eingebettet ist.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Dar­ stellung ähnlich Fig. 1a, so daß jene Ausbildungen, die bei beiden Ausführungsbeispielen übereinstimmen, hier nicht mehr gesondert erläutert und erwähnt werden.

Der Metallkegel 2 ist von einem Stufenkegel gebildet, dessen Außenmantel von mehreren, zylindrischen bzw. kreiszylindrischen Teilstücken 10 gebildet ist, deren Durchmesser sich abgestuft vom stoßbodenseitigen Treibringende bis zum mündungsseitigen Treibringende vergrößert. Die axiale Länge der Teilstücke 10 ist im wesentlichen gleich. Bei dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel sind fünf Teilstücke axial hintereinander angeordnet, wo­ bei der Außendurchmesser des größten Teilstückes etwa dem Außendurchmesser der Basisfläche des Metallkegels der Aus­ führungsform nach Fig. 1a entspricht.

Die zylindrischen Teilstücke 10 sind durch stumpfwinkelig/ kegelstumpfförmige Verbindungsflächen miteinander verbunden, wobei die Größe des Kegelwinkels derart gewählt wird, daß beim Rohrdurchgang die Radialspannungen im Treibring in gewünsch­ ter Weise beeinflußt werden können.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Treib­ rings 1. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind deutlich die gezahnten Flächen der Teilungsfugen erkennbar.

Der Mantel des Treibrings 1 weist nicht, wie bei den vor­ herigen Ausführungsbeispielen, eine sich über seine gesamte Länge erstreckende, kreiszylindrische Außenfläche auf, son­ dern diese Außenfläche erstreckt sich nur etwa über die vordere Hälfte des Mantels. Der hintere Teil 7 des Mantels verjüngt sich kegelförmig fast bis auf den Bohrungsdurch­ messer im Metallkegel (in Fig. 4 nicht sichtbar). Um die Führung des Treibrings im Rohr sicherzustellen, sind am hinteren, kegelförmigen Teil 7 mindestens drei (im gezeig­ ten Ausführungsbeispiel vier) Führungsstege angeformt, deren Außenkonturen die Kegelfläche des vorderen Teils des Mantels fortführen.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Trennfugen in Achsrichtung mittig zu den sich ebenfalls axial erstrecken­ den Führungsstegen 8.

Der Kunststoff des Treibrings kann sowohl ein Duroplast als auch ein Thermoplast ausreichender Festigkeit sein. In Versu­ chen hat sich z. B. ein glasfaserverstärktes Polyamid bewährt. In der Regel wird eine Verstärkung mit derartigen hochfesten Fasern, wie z. B. Glas- oder Kohlefasern bevorzugt.

Für den Metallkegel wird hochfestes Leichtmetall bevorzugt.

Claims (8)

1. Unterkalibergeschoß mit axialgeteiltem Treibring, der aus einem mehrteiligen, kalibergroßen, zylinderförmigen Abschnitt aus Kunst­ stoff und einem mehrteiligen Kraftübertragungs-Metallkegel gebildet ist, dessen größter Durchmesser wesentlich kleiner als das Kaliber ist und der mit einem Geschoßkörper kraftübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Metallkegel (2) in Schußrichtung vergrößert und bei der Beschleunigung des Ge­ schoßkörpers (4) mit diesem kraftschlüssig verbunden ist.

2. Unterkalibergeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Abschnitt (1) formschlüssig ineinandergrei­ fende Trennfugen (3) aufweist.

3. Unterkalibergeschoß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen des Kraftschlusses zwischen Me­ tallkegel (2) und Geschoßkörper (4) an der Außenseite des zylinder­ förmigen Abschnitts (1) ein ungeteilter, zerstörbarer Vorspannring (9) angeordnet ist.

4. Unterkalibergeschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Abschnitt mindestens teil­ weise aus einem energiespendenden Material besteht, das beim Durch­ gang durch ein Rohr abbrennbar ist.

5. Unterkalibergeschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkegel (2) stufenförmig ausgebildet ist und einzelne zylindrische Teilstücke (10) aufweist, die durch kegelförmige oder ebene Absätze (5) miteinander verbunden sind.

6. Unterkalibergeschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Abschnitt (1) an seinem Umfang einen angeformten Ring (6) trägt.

7. Unterkalibergeschoß nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich zum angeformten Ring (6) eine im zylinderförmi­ gen Abschnitt (1) eingeformte Nut vorgesehen ist, in die der Vor­ spannring (9) eingespritzt ist, und daß der Außendurchmesser des Vorspannrings (9) größer als das Kaliber ist.

8. Unterkalibergeschoß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (1) an seiner Vor­ derseite, auf die Schußrichtung bezogen, einen zylindrischen und an seiner Rückseite einen kegeligen Teil (7) aufweist, und daß im Be­ reich des kegeligen Teils zur Führung im Rohr Führungsstege (8) ausgebildet oder angeformt sind.