DE3802002A1

DE3802002A1 - Zuender- und sprengstoffloses geschoss fuer rohrwaffen

Info

Publication number: DE3802002A1
Application number: DE19883802002
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Kaltmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1989-08-10
Also published as: DE3802002C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschoß nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgleiche Geschosse sind für die Bekämpfung so wohl von Luft- wie auch Bodenzielen bestimmt. Hierbei sind, obgleich mit unterschiedlicher Gewichtung, Splitter- und Wuchtwirkung erwünscht, zumal auch gewisse Luftziele, bei spielsweise Kampfhubschrauber und andere zum Eingreifen in Bodenkämpfe bestimmte Kampfflugzeuge, insbesondere bei mehrlagigem Aufbau, Panzerungen zum Schutze empfindlicher und überlebensnotwendiger Einrichtungen aufweisen. Die gro ße Manövrierfähigkeit von Kampfhubschraubernund die hohen Fluggeschwindigkeiten von anderen bemannten und unbemannten Luftzielen erfordern zu ihrer Bekämpfung mit Rohrwaffen mög lichst gestreckte Geschoßflugbahnen. Diese lassen sich nur durch hohe Anfangsgeschwindigkeit bei geringstmöglichem Ge schwindigkeitsabfall verwirklichen. Letzterer resultiert vor zugsweise aus unterkalibriger Gestaltung mit einem geringen Luftwiderstandsbeiwert des Geschosses und möglichst hoher mittlerer Dichte des Geschosses.

Beim Bekämpfen von Luftzielen soll die Splitterwirkung bereits beim Auftreffen des Geschosses auch auf dünne Ziel häute oder -platten einsetzen. Hierdurch soll selbst beim Treffen eines Tragflügels oder eines anderen Zielbereichs nur geringer räumlicher Ausdehnung in Richtung der Geschoß flugbahn eine erhebliche Beschädigung des Ziels mit dessen möglicher Manövrier- und Kampfunfähigkeit erreicht werden.

Taucht eines der vorerwähnten Ziele überraschend und dabei häufig mit hoher Annäherungsgeschwindigkeit auf, er weist sich erfahrungsgemäß zu seiner Bekämpfung die Maschi nenkanone wegen ihrer Beweglichkeit und ihrer hohen Kadenz als besonders geeignet. Hieraus stellt sich die Einordnung des Geschosses in einen entsprechenden Kaliberbereich als weitere wesentliche Forderung.

Möglichst viele der genannten Forderungen zu erfüllen, setzt die Vereinigung zahlreicher und gelegentlich nur sehr schwer für miteinander vereinbar gehaltener Eigenschaften in einem einzigen Geschoß voraus. Dem Erreichen dieses Zie les gelten bereits seit vielen Jahren zähe Bemühungen unter schiedlicher Art.

So ist ein gattungsgleiches zur Drallstabilisierung ge staltetes und unterkalibriges Geschoß bekannt, welches aus drei rotationssymmetrischen Sinterkörpern hohen Wolframge halts und unterschiedlicher Festigkeit (Zerlegbarkeit) be steht. Die Sinterkörper sind entlang der Geschoßlängsachse hintereinander zu einem Stapel miteinander verbunden. Dabei weist der spitzenseitige Sinterkörper die vergleichsweise geringste Festigkeit auf, damit der mit Splitterwirkung ein hergehende Zerlegungsbeginn bereits an einer ersten dünnen Zielhaut oder -platte eintrete.

Dieses bekannte Geschoß erfordert allein im Hinblick auf die pulvermetallurgischen Verfahrensschritte unter un terschiedlichen Sinterbedingungen einen hohen Fertigungsauf wand, wobei zudem seine Wirkung im Ziel sehr wesentlich von den Auftreffbedingungen abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungs gleiches Geschoß zu schaffen, welches bei vergleichsweise einfacher und kostengünstiger Massenfertigung eine gute Ziel wirkung zuverlässig und unabhängig von den Auftreffbedingun gen gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Lehre des Patentan spruchs 1 mit der in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Erfindung.

Die Lehren aus den weiteren Patentansprüchen sind auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand vierer in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele nä 5 her erläutert. Dabei werden weitere Vorteile erkennbar.

Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im längsaxialen Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in nur teilwei ser Darstellung im längsaxialen Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel in nur teilwei ser Darstellung im längsaxialen Schnitt,

Fig. 6 von einem vierten Ausführungsbeispiel einen spitzenseitigen Bereich in nur teilweiser Dar stellung im längsaxialen Schnitt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung zum Verdeutlichen des schrägen Auftreffens auf ein Ziel,

Fig. 8 das Geschoß nach Fig. 1 in nur teilweiser und vergrößerter Darstellung beim schrägen Auftref fen gemäß Fig. 7 und

Fig. 9 das Geschoß nach Fig. 5 in nur teilweiser und vereinfachter Darstellung unmittelbar nach dem senkrechten Auftreffen auf ein Ziel.

Gemäß Fig. 1 weist ein Geschoß 10.1 mit einer Geschoß längsachse A einen Spitzenkonus 12 mit einer Spitze 14 und einer Kante 15, einen sich anschließenden Kreiszylinderteil 16 und einen Heckkonus 18 auf. Ein dünnwandiger Geschoßman tel 20.1 mit einer glatten Außenfläche 22 umschließt mit seiner Innenfläche 24 eine Füllung 34. Letztere wird vorder seitig von einem Haufwerk 36 aus Partikeln 37 einer vorgebe nen Größenverteilung (s.a. Fig. 2) und einem sich rückseitig anschließenden rotationssymmetrischen Körper 40.1 gebildet. Vorderseitig wird der Körper 40.1 von einer Kreiskegelfläche 42 und rückseitig von einer die Geschoßlängsachse A queren den Heckfläche 44 begrenzt. Das Haufwerk 36 ist durch von außen in Richtung der Geschoßlängsachse A aufgebrachten Druck verdichtet und umschließt die Kreiskegelfläche 42 des Körpers 40.1. Zum Abschluß des Heckkonus 18 ist der Geschoß mantel 20.1 in einem Bereich 19 um einen Übergangsbereich 43 des Körpers 40.1 umgebördelt und an die Heckfläche 44 ange drückt. In einer die Geschoßlängsachse A umgreifenden Zone 13 ist der Geschoßmantel 20.1 innenseitig mit einer Soll bruchstelle 26 versehen. Sie ist als Kreisringnut ausgebil det und gibt mit ihrer Breite die längsaxiale Erstreckung der Zone 13 vor. Die Sollbruchstelle 26 unterteilt den Spit zenkonus 12 in einen vorderen Teil 12′ und in einen hinteren bis in den Bereich der Kante 15 erstreckenden Teil 12′′. Analog ist das Haufwerk 36 zum besseren Verständnis im betref fenden Bereich vorstellungsmäßig ebenfalls in Teile 36′ und 36′′ unterteilt. Die Partikeln 37 des Haufwerks 36 bestehen vorzugsweise aus Wolfram. Sie können aber auch teilweise aus abgereichertem Uran bestehen. Der Körper 40.1 besteht aus ei ner Sinterlegierung mit einem Wolframanteil im Bereich von etwa 98 Gewichts-Prozent. Der Werkstoff des Geschoßmantels 20.1 ist tiefziehfähig. Hieraus ergibt sich eine vergleichs weise einfache und sehr kostengünstige Fertigung mit der Eig nung zum Herstellen großer Stückzahlen.

Fig. 2 läßt neben der beispielhaft angedeuteten Zusammen setzung des Haufwerks 36 die Ausbildung der Sollbruchstelle 26 erkennen. Hierauf wird im weiteren Beschreibungsverlauf noch näher eingegangen.

Gemäß Fig. 3 weist der Geschoßmantel 20.2 eines zweiten Ausführungsbeispiels außer der bereits beschriebenen Soll bruchstelle 26 innenseitig von dieser ausgehende und sich ge gen die Spitze 14 bis in einen vorderen Wurzelbereich 14′ geradlinig erstreckende Sollbruchstellen 28′ auf. Zwischen ihnen sind sich zum Wurzelbereich 14′ hin verjüngende Strei fen 30′ des ungeschwächten Geschoßmantels 20.2 erkennbar (s. a.Fig. 4). Wegen besserer Übersichtlichkeit wird auf die Dar stellung des Haufwerks 36 verzichtet. In Fig. 3 erstreckt sich die Zone 13′ von der Sollbruchstelle 26 bis in den vorderen Wurzelbereich 14′. Der Körper 40.2 wird vorderseitig von ei ner Trichterfläche 48 mit einer Kreiskante 49 begrenzt. Er kann ebenfalls aus der bereits erwähnten Sinterlegierung mit hohem Wolframanteil aber auch aus abgereichertem Uran beste hen. Das nicht dargestellte Haufwerk 36 der Füllung 34 er streckt sich bis in einen Trichterraum 48′ und füllt diesen dicht aus.

Fig. 4 läßt im betreffenden Bereich die Sollbruchstellen 26 und 28′ erkennen. Auch hierauf wird im weiteren Beschrei bungsverlauf noch näher eingegangen.

Nach Fig. 5 weist der Geschoßmantel 20.3 eines dritten Ausführungsbeispiels zusätzlich zu den bereits vorstehend beschriebenen Sollbruchstellen 28′ diese über die Sollbruch stelle 26 hinaus verlängernde und sich bis in einen hinteren Wurzelbereich in der Nachbarschaft der Kante 15 erstrecken de Sollbruchstellen 28′′. Die Zone 13 wird durch die Soll bruchstelle 26 in die Bereiche 13′ und 13′′ unterteilt. Der hier dargestellte Körper 40.3 ist vergleichsweise kurz aus gebildet. Wegen besserer Übersichtlichkeit wird auch hier auf die zeichnerische Darstellung des Haufwerks 36 verzich tet. Über die Werkstoffe der Füllung 34 gelten die bereits gemachten Ausführungen.

Gemäß Fig. 6 weist der Spitzenkonus 12 eines vierten Aus führungsbeispiels außer der Sollbruchstelle 26 nur sich von dieser aus in den hinteren Wurzelbereich in der Nachbarschaft der Kante 15 erstreckende Sollbruchstellen 28′′ auf. Durch diese Anordnung wird die längsaxiale Erstreckung der Zone 13′′ vorgegeben.

Fig. 7 zeigt die Spur einer Zielaußenfläche 60.1, mit welcher eine in einem Auftreffpunkt 62.1 endende Geschoßflug bahn F ₁ einen Winkel α ₁ < 90° einschließt. Während ein Pfeil S die Schußrichtung des nicht zeichnerisch dargestellten Ge schosses anzeigt, ist dessen Drall durch einen Pfeil Sp an gedeutet, wobei die Geschoßlängsachse in die Geschoßflugbahn F ₁ falle. Ein Pfeil D veranschaulicht eine unter den vorlie genden Verhältnissen auftretende Querkraftkomponente.

In Fig. 8 sind die aus Fig. 7 bekannten Verhältnisse beim Auftreffen eines Geschosses 10.1 verdeutlicht. Aus dem Auf treffwinkel α ₁<90° resultiert bereits an einer dünnen Ziel haut oder -platte die bereits erwähnte Querkraftkomponente auf das Geschoß 10.1, welche ausreicht, dessen Sollbruchstel le 26 verzögerungsfrei zu betätigen. Der Teil 12′ des Spit zenkonus 12 wird abgesprengt und in Richtung eines Pfeils D′ abgelenkt. Dabei wird unter Wirkung der Lineargeschwindigkeit in Richtung des Pfeils S und des Dralls (Pfeil Sp) der Teil 36′ des Haufwerks 36 freigegeben und bildet eine gegen die Zielaußenfläche 60.1 gerichtete energiereiche Splitterwolke. Hierdurch wird die betreffende Zielhaut oder -platte infolge starker Verformung vorgeschädigt oder bereits aufgerissen. Der nachfolgende Teil des Geschosses 10.1 ist vorderseitig offen. Ein im Bereich der betätigten Sollbruchstelle 26 ver bliebener schmaler kreisringförmiger Rand 26′ umgreift die Öffnung (s. Fig. 2) und stellt eine Schwachstelle dar. Sie be günstigt schon allein unter der Wirkung des Dralls, insbe sondere aber bei der Berührung mit dem Ziel, ein Aufreißen des Geschoßmantels 20.1 in Richtung auf den Heckkonus 18. Dabei wird die Hauptmenge des Haufwerks 36 herausgeschleu dert und bildet einen energiereichen zielwirksamen Teilchen schauer. Handelt es sich bei der ersten Zielplatte um ein panzerndes Element, wird sie spätestens jetzt durchschlagen. Infolge der hohen Lineargeschwindigkeit des Geschosses 10.1, welcher sich die Drallwirkung überlagert sind die Partikeln 37 des Haufwerks 36 mit ihrer hohen Dichte außerordentlich energiereich. Die Stoßfront der aus ihnen gebildeten Split terwolke vergrößert sich bei der Fortbewegung in Richtung des Pfeils S. Dabei wird die Splitterwolke durch bereits aus der ersten Zielhaut oder -platte herausgerissene und mitbe schleunigte Bruchstücke vergrößert (Kaskadeneffekt). Beim Auftreffen der Partikeln 37 auf zielseitige Strukturen wird ein Teil der ihnen innewohnenden kinetischen Energie in Wär me umgesetzt. Bewegt sich das getroffene Ziel in einer At mosphäre mit genügend Luftsauerstoff - dies ist der Regelfall bei geringen Flughöhen, beispielsweise zum Eingreifen in Bo denkämpfe -, ist selbst dann bereits mit Brandwirkung zu rechnen, wenn noch keine Treibstoffbehälter oder -leitungen getroffen sind. Hierzu tragen die üblicherweise verwendeten Zielwerkstoffe, beispielsweise Aluminium- und Magnesiumlegie rungen bei. Verstärkt wird die Brandwirkung, wenn das Hauf werk 36 Partikeln aus abgereichertem Uran enthält, da dieses nicht nur die gewünschte hohe Dichte aufweist, sondern zudem pyrophor ist. Falls sich im Eindringkorridor der Splitterkas kade eine zielseitige Panzerung befindet, wird ihre Schutz wirkung überlebensnotwendiger Einrichtungen durch den als Wuchtgeschoß nachfolgenden Körper 40.1 zunichte gemacht.

Ist das Geschoß mit einem Körper 40.2 (s.Fig. 3) ausge stattet, dann erweist sich dessen vorderseitige Kreiskante 49 in zweifacher Beziehung als vorteilhaft: zu einer anfängli chen Schneidwirkung gesellt sich eine die wenigstens teilwei se Zerlegung des Körpers 40.2 begünstigende Eigenschaft. Da bei kann es sich zum gleichzeitigen Erzielen von Wucht-, Splitter- und Brandwirkung als vorteilhaft erweisen, den Kör per 40.2, wie bereits erwähnt, aus abgereichertem Uran zu fertigen. Der den Trichterraum 48′ ausfüllende Teil des Hauf werks 36 kann dort, beispielsweise durch Verkleben, zunächst fixiert werden, so daß sich hierdurch neben der durchschla genden Wuchtwirkung des Körpers 40.2 eine zeitlich versetzte und verstärkte Splitterwirkung in der Tiefe des Zieles ver wirklichen läßt.

Nach Fig. 9 treffe das Geschoß 10.3 (s.Fig. 5) in einem Punkt 62.2 senkrecht auf ein Ziel mit einer Außenfläche 60.2. Aus der Zielberührung resultieren eine Stauchung des Geschos ses 10.3 und eine starke Verformung oder gar bereits ein Auf reißen der betreffenden Zielhaut oder -platte. Unter Betäti gung der Sollbruchstellen 26 und 28 pilzt der Spitzenkonus 12 stark auf. Zwischen den Streifen 30, welche die Sollbruchstel le in 30′ und 30′′ unterteilt, entstehen sich rasch vergrö ßernde Aufreißöffnungen 32, und die aus der Fig. 5 bekannte Kante 15 wird infolge der Aufpilzung zu einer Kehle 15′. Dort und auch im vorderen Wurzelbereich 14′ reißen die Strei fenteile 30′′ und 30′ jeweils ab und im Bereich der Soll bruchstelle 26 auseinander. Das Haufwerk 36 wird durch die Aufreißöffnungen 32 herausgeschleudert und unmittelbar ziel wirksam. Die Wechselwirkungen mit der Zielstruktur sind be reits in anderem Zusammenhang beschrieben.

Vorteilhafterweise läßt sich die Größenverteilung der Partikeln 37 des Haufwerks 36 wahlweise vorgeben, beispiels weise derart, daß mit zunehmendem Abstand von der Spitze 14 der Anteil an vergleichsweise großen Partikeln zunimmt. Zum Erzielen einer möglichst hohen mittleren Dichte des Hauf werks 36 muß dieses zum Vermeiden von Hohlräumen ausreichen den pulver- bis feinkörnigen Anteil aufweisen.

Mit Rücksicht auf die angestrebte Zielwirkung kann sich die Anwesenheit eines vorgebbaren Anteils an Partikeln mit zerklüftet-scharfkantiger Oberfläche im Haufwerk 36 als vor teilhaft erweisen, weil hierdurch eine gegenseitige Verhakung erreichbar ist.

Das Haufwerk 36 läßt sich, vorzugsweise nach Partien, nach deren jeweiligem Einbringen in den Geschoßmantel 20 durch in Richtung der Geschoßlängsachse A von außen aufge brachten Druck verdichten. Aus Fertigungsgründen kann es je doch auch von Vorteil sein, das Haufwerk 36 partieweise vor dem Einbringen in den Geschoßmantel 20 zu tablettieren, um auch hierdurch eine größtmögliche Preßdichte zu erzielen.

Der im Zusammenhang mit der Fig. 9 beschriebene Stauch effekt tritt auch beim senkrechten Auftreffen eines Geschos ses 10.1 (Fig. 1 und 2) auf. Wesentlich ist das Betätigen der Sollbruchstelle 26. In Abwesenheit der geradlinigen Soll bruchstellen 28 entfällt jedoch die Bildung der Streifen 30.

Außer im Zusammenhang mit dem beschriebenen Körper 40 - dieser ist im Aufbau des Geschosses nach der Erfindung jedoch nicht zwingend erforderlich - entfallen hier aufwen dige pulvermetallurgische Verfahrens- und Fertigungsschritte, wie sie bei dem bekannten gattungsgleichen Geschoß unumgäng lich sind.

Auch beschränkt sich bei dem erfindungsgemäßen Geschoß dessen Gestaltung nicht auf eine solche zur Drallstabilisie rung; angesichts der leichten Bearbeitbarkeit des tiefzieh fähigen Werkstoffs für den Geschoßmantel 20 ist die Anord nung eines Leitwerks zur Flügel- oder Widerstandsstabilisierung bei einem entsprechend angepaßten Länge/Durchmesserverhält nis des Geschosses vergleichsweise einfach zu bewerkstelli gen. Dies macht verständlich, daß im vorliegenden Zusammen hang auf die Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur Flü gelstabilisation verzichtet wird.

Die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen dar gestellten und beschriebenen Elemente lassen sich wahlwei se auch anders als dargestellt miteinander kombinieren. Hieraus ergibt sich infolge der großen Gestaltungsmöglich keit eine gute Anpaßbarkeit an unterschiedliche Zielarten, wobei die Zielwirksamkeit des jeweiligen Geschosses unabhän gig ist von den jeweiligen Auftreffbedingungen.

Bei dem Geschoß nach der Erfindung kann kann selbstver ständlich wenigstens die Sollbruchstelle 26 auch außenseitig angeordnet sein. Dies beeinflußt den Luftwiderstandsbeiwert des Geschosses nur unwesentlich und führt zu einem modifi zierten Verhalten des Geschosses beim Auftreffen auf ein Ziel. Ein näheres Eingehen hierauf wird angesichts der Dar stellung in der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung für verzichtbar gehalten.

Claims

1. Zünder- und sprengstoffloses Geschoß für Rohrwaffen, wel ches bei hoher mittlerer Dichte und unterkalibriger Ge staltung beim Auftreffen auf ein Ziel Splitter- oder/ und Wuchtwirkung entfaltet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein abschuß- oder/und drallfester Geschoßmantel (20) aus tiefziehfähigem Werkstoff umschließt eine Füllung aus wenigstens einem Werkstoff hoher Dichte,
b) die Füllung (34) besteht wenigstens teilweise aus ei nem Haufwerk (36) von Partikeln (37) einer vorgebba ren Größenverteilung,
c) der Geschoßmantel (20) weist im Bereich eines Spitzen konus (12) in einer die Geschoßlängsachse (A) umgrei fenden Zone (13) vorgebbarer längsaxialer Erstreckung wenigstens eine Sollbruchstelle auf und
d) beim zielseitigen Auftreffen des Geschosses (10) gibt nach der Betätigung der Sollbruchstelle(n) der Ge schoßmantel (20) die Füllung (34) frei.

2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Haufwerk (36) durch von außen aufgebrachten Druck verdichtet ist.

3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Füllung (34) außer dem Haufwerk (36) einen Körper (40) umfaßt, welcher bei einer vorgebbaren längsaxialen Erstreckung den gesamten lichten Innenquerschnitt des Geschoßmantels (20) einnimmt.

4. Geschoß nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Körper (40) den rückseitigen Teil der Füllung (34) bildet.

5. Geschoß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Körper (40) vorderseitig von einer Kreiskegelfläche (42) begrenzt wird.

6. Geschoß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Körper (40) vorderseitig von einer Trichterfläche (48) begrenzt wird.